Системное программирование в среде Windows

Несмотря на возможность использования 64-битовой адресации файлов и поддержку гигантских файлов, интерфейс Win32, в силу его привязки к 32-битовой адресации памяти, о чем говорится в главе 5, остается API 32-битовой ОС, так что для работы с 64-битовыми адресами памяти нам потребуется интерфейс Win64.

Указатели файлов

В Windows аналогично тому, как это предусмотрено в UNIX, библиотеке С и почти любой другой ОС, для каждого дескриптора открытого файла поддерживается указатель файла (file pointer), отмечающий позицию текущего байта в данном файле. Именно эта позиция служит отправной точкой для последующей передачи данных при выполнении очередной операции WriteFile или ReadFile, что сопровождается увеличением значения указателя файла на соответствующее количество переданных байт. При открытии файла путем вызова функции CreateFile указатель файла принимает нулевое значение, отмечающее начало файла, которое изменяется по мере чтения или записи каждого очередного байта. Ключевую роль в обеспечении возможности прямого доступа к данным, хранящимся в файле, играет функция SetFilePointer, позволяющая устанавливать значения указателя файла.

Функция SetFilePointer является первой из функций, на примере которых мы познакомимся с обработкой 64-битовых указателей файлов NTFS. Методы, основанные на этой функции, не всегда удобны в применении, и поэтому функцию SetFilePointer проще всего использовать в случае небольших файлов.

DWORD SetFilePointer(HANDLE hFile, LONG lDistanceToMove, PLONG lpDistanceToMoveHigh, DWORD dwMoveMethod)

Возвращаемое значение: младшее двойное слово (DWORD, беззнаковое) нового значения указателя файла. Старшая часть значения этого указателя помещается в двойное слово, на которое указывает указатель lpDistanceToMoveHigh (если он отличен от NULL). В случае неудачного завершения функция возвращает значение 0xFFFFFFFF.

Параметры

hFile — дескриптор файла, который должен быть создан с правами доступа по чтению или по записи (или с правами доступа одновременно обоих типов).

IDistanceToMove — 32-битовое число типа LONG со знаком, указывающее величину смещения, на которое должен быть перемещен указатель файла, или число типа LONG без знака, указывающее позицию, в которую должен быть перемещен указатель файла, в зависимости от значения параметра dwMoveMethod.

lpDistanceToMoveHigh — указатель на старшую часть 64-битового смещения, на которое должен быть перемещен указатель файла. Если значение этого параметра задано равным NULL, то функция может применяться только к файлам, размер которых не превышает 2³²–2 (в байтах). Этот же параметр используется для получения старшей части возвращаемого функцией значения указателя файла. [15] Младшую часть указателя файла возвращает сама функция.

dwMoveMethod — этот параметр устанавливает один из трех возможных режимов перемещения указателя файла.

15

Сравнение функций SetFilePointer и GetCurrentDirectory демонстрирует непоследовательность стиля программирования Windows. В некоторых случаях для передачи входных и выходных значений применяются только параметры.

• FILE_BEGIN — указатель файла позиционируется относительно начала файла, причем параметр DistanceToMove интерпретируется как беззнаковое число.

• FILE_CURRENT — указатель файла перемещается в сторону больших или меньших значений относительно текущей позиции, причем параметр DistanceToMove интерпретируется как число со знаком. Положительным значениям соответствует перемещение указателя файла в сторону больших значений. 

• FILE_END — указатель файла перемещается в сторону больших или меньших значений относительно позиции конца файла.

Эту функцию можно использовать для получения размера файла, задав нулевое смещение указателя от позиции конца файла.

Описанный метод представления 64-битовых указателей файлов становится причиной некоторых затруднений, поскольку возвращенное функцией значение может представлять как действительную позицию указателя файла, так и код ошибки. Рассмотрите, например, случай, когда фактической позиции указателя соответствует значение 2³²–1 (то есть, 0xFFFFFFFF), а при вызове функции указывается ненулевое значение старшей части перемещения указателя файла. Чтобы определить, представляет ли значение, возвращенное функцией SetFile-Pointer, действительную позицию указателя файла или же код ошибки, следует вызвать функцию GetLastError, возвращаемым значением которой в случае неудачного завершения не может быть NO_ERROR. Из этих рассуждений становится ясно, почему размеры файлов не могут превышать значения 2³²–2, если при вызове функции SetFilePointer старшая часть указателя файла опускается.

Дополнительную неразбериху привносит тот факт, что старшая и младшая компоненты указателя файла отделены друг от друга и обрабатываются по-разному. Младшая часть определяется через передачу параметра по значению и равна возвращаемому значению функции, тогда как для старшей части применяется передача параметра по ссылке, и этот параметр используется как в качестве входного, так и выходного.

К счастью, 32-битовой адресации вам будет вполне достаточно для большинства задач программирования. Тем не менее, приведенные в книге примеры программ рассчитаны на далекую перспективу и используют, "как и положено", 64-битовую арифметику.

64-битовая арифметика

Арифметика 64-битовых указателей файлов не так уж сложна, и для ее реализации в примерах программ используется принятый в Microsoft С 64-битовый тип данных LARGE_INTEGER, объединяющий в одном типе данных union величину типа LONGLONG (носящую название QuadPart) и две 32-битовые величины (LowPart типа DWORD и, HighPart типа LONG). Тип данных LONGLONG поддерживает все арифметические операции. Существует также соответствующий тип данных без знака ULONGLONG. 

Аналогами функции SetFilePointer являются функции lseek (UNIX) и fseek (библиотека С). В обеих упомянутых системах выполнение операций чтения или записи также сопровождается перемещением указателя файла. 

Указание позиции файла с помощью структуры OVERLAPPED

Для указания позиции в файле Windows предоставляет еще один способ, не требующий использования функции SetFilePointer. Вспомните, что последним параметром в обеих функциях ReadFile и WriteFile является адрес структуры перекрытия OVERLAPPED, который в предыдущих примерах всегда полагался равным NULL. В структуру перекрытия входят элементы Offset и OffsetHigh. Устанавливая соответствующие значения элементов структуры OVERLAPPED, вы можете добиться того, чтобы выполнение операций ввода/вывода начиналось с указанной позиции. В отличие от указателя файла, значение которого изменяется, соответствуя позиции, следующей за последним переданным байтом, значения элементов структуры OVERLAPPED остаются неизменными. Элементом этой структуры является также дескриптор hEvent, значение которого должно устанавливаться равным NULL.

Примечание

Под управлением Windows 9x описанный метод работать не будет, поскольку в этом случае указатель структуры OVERLAPPED при обработке файлов должен устанавливаться равным NULL.

Предостережение

Хотя в рассмотренном примере и используется структура OVERLAPPED, здесь не идет речь о перекрывающемся вводе/выводе, который обсуждается в главе 14.

Использование структуры OVERLAPPED оказывается особенно удобным в тех случаях, когда требуется обновить запись в файле, что иллюстрирует приведенный ниже фрагмент программного кода; в противном случае вы должны были бы перед каждым вызовом функций ReadFile и WriteFile отдельно вызывать функцию SetFilePointer. Последним из пяти полей структуры OVERLAPPED является поле hEvent, как это видно из оператора инициализации. Для хранения вычисленного значения позиции в файле используется переменная FilePos типа LARGE_INTEGER.

OVERLAPPED ov = { 0, 0, 0, 0, NULL };
RECORD r; /* Хотя определение этой структуры не приведено, в ней имеется поле RefCount. */
LONGLONG n;
LARGE_INTEGER FilePos;
DWORD nRead, nWrite;
…
/* Обновить счетчик, чтобы он соответствовал n-й записи. */
FilePos.QuadPart = n * sizeof(RECORD);
ov.Offset = FilePos.LowPart;
ov.OffsetHigh = FilePos.HighPart;