Системное программирование в среде Windows

Харт Джонсон М.

Базовые указатели

Как показали предыдущие примеры, во многих случаях метод отображения файлов является весьма удобным. Однако предположим, что в программе создается структура данных с указателями, ссылающимися на область отображения файла, и ожидается, что впоследствии к этому файлу будет производиться обращение. В этом случае указатели оказываются установленными относительно виртуального адреса, возвращенного функцией MapViewOfFile, и не будут иметь смысла при использовании представления объекта отображения в следующий раз. Решение состоит в том, чтобы использовать базовые

указатели (based pointers), являющиеся фактически смещениями относительно другого указателя. Соответствующий синтаксис Microsoft С, доступный в Visual C++ и некоторых других системах, выглядит следующим образом:

тип _based (база) объявление

Ниже показаны два примера таких указателей.

LPTSTR pInFile = NULL;

DWORD _based (pInFile) *pSize;

TCHAR _based (pInFile) *pIn;

Обратите внимание на тот факт, что синтаксис требует использования символа *, хотя такая практика противоречит соглашениям Windows.

Пример: использование базовых указателей

Рассмотренные выше примеры относились к сортировке файлов в различных ситуациях. Вместе с тем, должно быть очевидным, что наша цель состояла не в обсуждении методик сортировки, а в демонстрации применения различных методов управления памятью. В программе 5.1 используется бинарное дерево поиска, которое уничтожается при переходе к сортировке очередного файла, тогда как в программе 5.4 сортируется массив фиксированных записей, отображенный в памяти компьютера. В приложении В представлены показатели производительности для различных вариантов реализации, включая и тот, который реализует программа 5.5. 

Предположим, что необходимо обеспечить сопровождение постоянно существующего индексного файла, предоставляющего отсортированный ключ исходного файла. Могло бы показаться, что очевидным решением является отображение в памяти файла, содержащего постоянно хранимые индексы в виде дерева поиска, или его формы с отсортированным ключом. Однако это решение страдает серьезным недостатком. Все указатели дерева, сохраняемые в файле, являются заданными относительно адреса, возвращенного функцией MapViewOfFile. Когда программа будет запущена в следующий раз и создаст отображение файла, эти указатели окажутся бесполезными.

Программа 5.5, которая должна применяться совместно с программой 5.6, решает эту проблему, которая проявляется всякий раз, когда отображаются структуры данных, использующие указатели. В предлагаемом решении используется ключевое слово _based, предоставляемое Microsoft С. Альтернативным вариантом было бы отображение файла в массив и обеспечение доступа к записям в представлении объекта отображения файла с помощью индекса.

Программа написана в виде еще одной версии команды sort, которой в данном случае присвоено имя sortMM. Данная версия программы отличается следующими особенностями, заслуживающими внимания:

• Записи могут иметь переменную длину.

• Программа использует первое поле в качестве ключа, но определяет его длину.

• Строятся два представления файла. Одно из них представляет исходный

файл, а второе — файл, содержащий отсортированные ключи. Второй файл является индексным файлом (index file), каждая из записей которого содержит ключ и указатель (базовый адрес), относящийся к исходному файлу. Для сортировки индексного файла, во многом по аналогии с программой 5.4, применяется функция qsort.

• Индексный файл сохраняется и впоследствии может быть использован, причем предусмотрена возможность (параметр командной строки –I) отказаться от сортировки и использовать существующий индексный файл. Кроме того, индексный файл может быть использован для быстрого поиска ключей путем проведения бинарного поиска (возможно, с использованием входящей в библиотеку C функции bsearch) в индексном файле.

Взаимосвязь между индексным файлом и сортируемым файлом иллюстрирует рис. 5.5. Главной программой является программа 5.5, которая обеспечивает создание представлений файлов в памяти компьютера, осуществляет сортировку индексного файла и отображает результаты. Эта программа вызывает функцию CreateIndexFile, представленную программой 5.6. 

Рис. 5.5. Сортировка с использованием отображения индексного файла

Программа 5.5. sortMM: использование базовых указателей в индексном файле 

/* Глава 5. Команда sortMM.

 Сортировка отображенного в памяти файла – только один файл. Опции:

 -r Сортировать в обратном порядке.

 -I Использовать индексный файл для получения отсортированного файла. */

#include "EvryThng.h"

int KeyCompare(LPCTSTR , LPCTSTR);

DWORD CreateIndexFile (DWORD, LPCTSTR, LPTSTR);

DWORD KStart, KSize; /* Начальная позиция и размер ключа (TCHAR) . */

BOOL Revrs;

int _tmain(int argc, LPTSTR argv []) {

 HANDLE hInFile, hInMap; /* Дескрипторы входного файла. */

 HANDLE hXFile, hXMap; /* Дескрипторы индексного файла. */

 HANDLE hStdOut = GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE);

 BOOL IdxExists;

 DWORD FsIn, FsX, RSize, iKey, nWrite, *pSizes;

 LPTSTR pInFile = NULL;

 LPBYTE pXFile = NULL, pX;

 TCHAR _based(pInFile) *pIn; 

 TCHAR IdxFlNam [MAX_PATH], ChNewLine = TNEWLINE;

 int FlIdx = Options(argc, argv, _T("rI"), &Revrs, &IdxExists, NULL);

 /* Шаг 1: открыть и отобразить входной файл. */