OVERLAPPED 与 FILE_FLAG_OVERLAPPED

OVERLAPPED 与 FILE_FLAG_OVERLAPPED
2011年03月08日
　　OVERLAPPED 与 FILE_FLAG_OVERLAPPED overlapped I/O  Overlapped介绍 利用win32所谓的overlapped I/O特征，可以并行处理I/O操作，并且当任何一个I/O完成时，你的程序会收到一个通告。其它操作系统把这个特征称为nonblockeingI/O或者asynchronous I/O。
　　Overlapped I/O是win32的一项技术，你可以要求操作系统为你传送数据，并且在传送完毕时通知你。这项技术使你的程序在I/O进行中仍然能够继续处理事物。Overlapped I/O的基本形式是以ReadFile和WriteFile函数完成的。
　　overlapped I/O并行处理I/O操作
　　首先以FILE_FLAG_OVERLAPPED告诉Win32说不要使用默认的同步 I/O（在CreataFile函数中设定OVERLAPPED参数）。设立一个OVERLAPPED结构时，设定"I/O请求"的必要参数。接下来，调 用ReadFile()并以OVERLAPPED结构的地址作为最后一个参数。这个时候，理论上，win32会在后台处理I/O操作。你的程序可以继续处 理其他事情。
　　OVERLAPPED结构
　　typedef   struct   _OVERLAPPED   {   
　　DWORD     Internal;     
　　DWORD    InternalHigh;     
　　DWORD   Offset;     //文件开始读写的偏移位置，该偏移位置从文件头开始算起
　　DWORD   OffsetHigh;    //64位的文件偏移位置中较高的32位 
　　HANDLE   hEvent;     //event对象，当Overlapped I/O完成时即被激发。
　　}   OVERLAPPED,*LPOVERLAPPED;
　　OVERLAPPED结构的生命期超过ReadFile()和WriteFile()函数，所以应把这个结构放在一个安全的地方，局部变量不是一个安全的地方，她会很快就过了生存范围。最安全的地方就是heap。
　　应用：
　　1，  激发的文件handle
　　2，  激发的Event对象
　　3，  异步过程调用（Asynchronous Precudure Call，APC）
　　4，  I/O Completion Ports
　　Win32文件操作函数
　　Win32之中有三个基本的函数用来执行I/O ：
　　CreateFile（）
　　ReadFile();
　　WriteFile();
　　没有哪一个函数用来关闭文件，只要调用CloseHandle()即可。
　　CreateFile()可以用来打开各种资源，包括（但不限制于）
　　文件（硬盘、软盘、光盘或者其它）
　　串行口和并行口(serial and parallel ports)
　　Named pipes
　　createFile函数
　　HANDLE CreateFile(
　　LPCTSTR lpFileName, 
　　DWORD dwDesiredAccess, 
　　DWORD dwShareMode,  
　　LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSecurityAttributes, 
　　DWORD dwCreationDisposition, 
　　DWORD dwFlagsAndAttributes, 
　　HANDLE hTemplateFile 
　　);
　　参数：
　　lpFileName ：文件名
　　dwDesiredAccess：访问模式（写/读），可取值如下：
　　GENERIC_READ ：允许对设备进行读访问；
　　GENERIC_WRITE ：允许对设备进行写访问（可组合使用）；
　　0 ：只允许获取与一个设备有关的信息 
　　dwShareMode：共享模式，可取值如下：
　　FILE_SHARE_READF：允许对文件进行共享读操作；
　　LE_SHARE_WRITE： 允许对文件进行共享写操作（可组合使用）；
　　0：不共享；
　　lpSecurityAttributes ： 指向一个SECURITY_ATTRIBUTES结构的指针，定义了文件的安全特性
　　dwCreationDisposition ：如何创建，可取值如下： CREATE_NEW： 创建文件；如文件存在则会出错 
　　CREATE_ALWAYS： 创建文件，会改写前一个文件 
　　OPEN_EXISTING： 文件必须已经存在。由设备提出要求 
　　OPEN_ALWAYS： 如文件不存在则创建它 
　　TRUNCATE_EXISTING 将现有文件缩短为零长度 
　　dwFlagsAndAttributes ：文件属性，一个或多个下述常数 
　　FILE_ATTRIBUTE_ARCHIVE 标记归档属性 
　　FILE_ATTRIBUTE_COMPRESSED 将文件标记为已压缩，或者标记为文件在目录中的默认压缩方式 
　　FILE_ATTRIBUTE_NORMAL： 默认属性 
　　FILE_ATTRIBUTE_HIDDEN ：隐藏文件或目录 
　　FILE_ATTRIBUTE_READONLY： 文件为只读 
　　FILE_ATTRIBUTE_SYSTEM ：文件为系统文件 
　　FILE_FLAG_WRITE_THROUGH： 操作系统不得推迟对文件的写操作 
　　FILE_FLAG_OVERLAPPED： 对文件进行重叠（Overlapped）操作 
　　FILE_FLAG_NO_BUFFERING： 禁止对文件进行缓冲处理。文件只能写入磁盘卷的扇区块 
　　FILE_FLAG_RANDOM_ACCESS： 针对随机访问对文件缓冲进行优化 
　　FILE_FLAG_SEQUENTIAL_SCAN ：针对连续访问对文件缓冲进行优化 
　　FILE_FLAG_DELETE_ON_CLOSE ：关闭了上一次打开的句柄后，将文件删除。特别适合临时文件
　　也可在Windows NT下组合使用下述常数标记： 
　　SECURITY_ANONYMOUS， SECURITY_IDENTIFICATION， SECURITY_IMPERSONATION， SECURITY_DELEGATION， SECURITY_CONTEXT_TRACKING， SECURITY_EFFECTIVE_ONLY 
　　hTemplateFile：一个临时文件，将拥有全部的属性拷贝，可以设为0。
　　返回值
　　如执行成功，则返回文件句柄。
　　函数说明：
　　INVALID_HANDLE_VALUE表示出错，会设置GetLastError。即使函数成功，但若文件存在，且指定了CREATE_ALWAYS 或 OPEN_ALWAYS，GetLastError也会设为ERROR_ALREADY_EXISTS。
　　第6个参数dwFlagsAndAttributes，指定使用传统调用或者Overlapped调用，但不能两个都指定。设定FILE_FLAG_OVERLAPPED值，那对该文件的每一个操作都将是Overlapped操作。
　　ReadFile函数
　　BOOL ReadFile(
　　HANDLE hFile, 
　　LPVOID lpBuffer, 
　　DWORD nNumberOfBytesToRead, 
　　LPDWORD lpNumberOfBytesRead, 
　　LPOVERLAPPED lpOverlapped
　　);
　　参数：
　　hFile：文件的句柄
　　lpBuffer：用于保存读入数据的一个缓冲区
　　nNumberOfBytesToRead：要读入的字符数
　　lpNumberOfBytesRead：指向实际读取字节数的指针
　　lpOverlapped：如文件打开时指定了FILE_FLAG_OVERLAPPED，那么这个参数必须引用一个OVERLAPPED结构。否则，应将这个参数设为NULL
　　返回值：
　　调用成功,返回非0
　　调用不成功,返回0
　　函数说明：
　　从文件指针指向的位置开始将数据读出到一个文件中, 且支持同步和异步操作,
　　如果文件打开方式没有指明FILE_FLAG_OVERLAPPED的话,当程序调用成功时,它将实际读出文件的字节数保存到lpNumberOfBytesRead指明的地址空间中；
　　如果文件打开方式指明FILE_FLAG_OVERLAPPED的话,函数将按照Overlapped结构中指定的位置开始读取数据。
　　WriteFile函数
　　BOOL WriteFile(
　　HANDLE hFile,             
　　LPCVOID lpBuffer,             
　　DWORD nNumberOfBytesToWrite,  
　　LPDWORD lpNumberOfBytesWritten,  
　　LPOVERLAPPED lpOverlapped 
　　);
　　参数：
　　hFile：文件的句柄
　　lpBuffer：用于保存写入数据的一个缓冲区 nNumberOfBytesToRead：欲写入的字节数
　　lpNumberOfBytesRead：指向实际写入字节数的指针
　　lpOverlapped：如文件打开时指定了FILE_FLAG_OVERLAPPED，那么这个参数必须引用一个OVERLAPPED结构。否则，应将这个参数设为NULL
　　返回值：
　　调用成功,返回非0
　　调用不成功,返回0
　　函数说明：
　　从文件指针指向的位置开始将数据写入到一个文件中, 且支持同步和异步操作,
　　如果文件打开方式没有指明FILE_FLAG_OVERLAPPED的话,当程序调用成功时,它将实际写入文件的字节数保存到lpNumberOfBytesRead指明的地址空间中；
　　如果文件打开方式指明FILE_FLAG_OVERLAPPED的话,函数将按照OVERLAPPED结构中指定的位置开始写入数据。
　　Setfilepointer函数
　　DWORD SetFilePointer(
　　HANDLE hFile,           
　　LONG lDistanceToMove,     
　　PLONG lpDistanceToMoveHigh, 
　　DWORD dwMoveMethod       
　　);
　　参数： 
　　hFile：文件句柄
　　lDistanceToMove：移动的字节数低DWORD 
　　lpDistanceToMoveHigh：移动的字节数高DWORD，为了支持64位长度的大文件，而           用来指定64字节的高32位，如果文件大小只需要32位则设置为NULL 
　　ldwMoveMethod：移动方法，可取值如下：
　　FILE_BEGIN 从文件开始处开始移动
　　FILE_CURRENT 从文件开始除开始移动
　　FILE_END 从文件末尾开始移动
　　返回值：
　　函数成功，返回文件操作指针的位置；函数失败返回INVALID_SET_FILE_POINTER
　　函数说明：
　　移动文件指针到相关位置（和文件读写不同，这个函数没有异步版本）
　　被激发的File handles
　　首先在CreataFile函数中设定FILE_FLAG_OVERLAPPED参数；再设 立一个OVERLAPPED结构时，设定"I/O请求"的必要参数。接下来，调用ReadFile()并以OVERLAPPED结构的地址作为最后一个参 数。这个时候， win32会在后台处理I/O操作。你的程序可以继续处理其他事情。
　　如果需等待Overlapped I/O的执行结果，可以调用wait…函数，并设定文件handle为其参数。一旦Overlapped I/O操作完成，文件handle即被激发。
　　当你完成操作，请调用GetOverlappedResult函数以确定结果。
　　GetOverlappedResult函数
　　BOOL GetOverlappedResult(
　　HANDLE hFile,                      
　　LPOVERLAPPED lpOverlapped,      
　　LPDWORD lpNumberOfBytesTransferred,
　　BOOL bWait                         
　　);
　　参数：
　　hFile：文件或设备的句柄                      
　　lpOverlapped：一个指向OVERLAPPED结构的指针
　　lpNumberOfBytesTransferred：真正被传输的字节数
　　bWait：是否要等待操作完成，true表示要等待，利用这个特点可以利用它来等待异步文件操作的结束
　　返回值：
　　如果Overlapped操作成功，则返回ture；否则返回false。
　　如果bWait设置为false，而Overlapped还没有完成，GetLastError会返回ERROR_IO_INCOMPLETE.
　　实例
　　int ReadSomething()
　　{
　　bool rc;
　　HANDLE hFile;
　　DWORD numread;
　　OVERLAPPED overlap;
　　char buf[512];
　　hFile = CreateFile("C:\\WINDOWS\\WINFILE.EXE",                        GENERIC_READ,                                    FILE_SHARE_READ|FILE_SHARE_WRITE,                                    NULL,                                    OPEN_EXISTING,                                    FILE_FLAG_OVERLAPPED,                                    NULL);   if (hFile == INVALID_HANDLE_VALUE)   {          return -1;   }   memset(&overlap, 0, sizeof(overlap));   overlap.Offset = 1500;//从文件的第1500位置读取数据
　　rc = ReadFile(hFile, buf,    300, &numread,     &overlap);//读取300个字节
　　if (rc)
　　{
　　//the data was read successfully
　　}
　　else
　　{
　　if (GetLastError() == ERROR_IO_PENDING)
　　{
　　WaitForSingleObject(hFile,INFINITE);
　　rc = GetOverlappedResult(hFile, &overlap,  &numread,  FALSE);
　　}
　　else
　　{
　　//something went wrong
　　}
　　}
　　CloseHandle(hFile);
　　return TRUE;
　　}
　　代码说明：
　　虽然你要求一个overlaopped操作，但它并不一定就是overlapped。因为如果操作系统认为它可以快速的取得那份数据，那么文件操作就会在ReadFile()返回之前完成，而ReadFile()将返回true。
　　操作系统把这个overlapped操作请求放到队列中等待执行，那么ReadFile() 和WriteFile()都会返回false。你必须调用GetLastError()，如果它传回ERROR_IO_PENDING，那意味着 overlapped操作被放到队列中等待执行。
　　被激发的Event对象
　　以文件handle作为激发机制，有一个明显的限制，那就是没办法说出到底是哪一个Overlapped操作完成了。调用GetOverlappedResult并不是很好的做法，win32提供了一个比较好的做法。
　　OVERLAPPED结构中的最后一个参数是一个Event句柄，如果使用文件handle 作为激发对象，可以设为null；如果设定这个参数为一个Event句柄时，系统会在Overlapped操作完成时，自动将此Event激发。由于每一 个Overlapped都有它自己的OVERLAPPED结构，所以每一个结构都有一个Event对象,用来代表该操作。
　　你所使用的Event对象必须是手动重置而非自动重置。因为系统核心可能在你等待该Event对象之前，先激发它，这样你的wait..函数永远都不会返回了。
　　使用Event对象搭配Overlapped，你就可以对同一个文件发出多个读写操作，每一个操作有自己的Event对象，然后再调用waitformultipleObject函数来等待其中之一或全部完成。
　　异步过程调用（APC）
　　使用Overlapped+Event，会产生两个基础问题。一：使用WaitForMultipleObjects函数，你只能够等待最多MAXIMUM_WAIT_OBJECTS个对象；二：你必须不断的根据哪一个handle被激发，而计算如何反映。
　　这两个问题可以靠一个所谓的异步过程调用（Asynchronous Procedure Call，APC）解决。使用ReadFileEx（）和WriteFileEx（）就可以调用这个机制。这两个函数允许你指定一个额外的参数，是一个 callback函数地址。当一个Overlapped I/O 完成时，系统会调用callback函数。这个callback函数被称为I/O Completion routine。
　　WriteFileEx函数
　　BOOL WriteFileEx(
　　HANDLE hFile,
　　LPCVOID lpBuffer,
　　DWORD nNumberOfBytesToWrite,
　　LPOVERLAPPED lpOverlapped,
　　LPOVERLAPPED_COMPLETION_ROUTINE lpCompletionRoutine
　　);
　　参数：
　　hFile：使用FILE_FLAG_OVERLAPPED标识创建的file句柄。
　　lpBuffer：指向数据的指针
　　nNumberOfBytesToWrite：需要写入的字节数。
　　lpOverlapped：OVERLAPPED变量的指针。
　　lpCompletionRoutine ：函数指针。函数原型为
　　VOID CALLBACK FileIOCompletionRoutine(
　　DWORD dwErrorCode,
　　DWORD dwNumberOfBytesTransfered,
　　LPOVERLAPPED lpOverlapped
　　);
　　返回值：
　　函数说明： 将数据写入文件。该函数只能用于异步I/O操作，即overlapped I/O。 注：WriteFile()可以用于同步和异步I/O操作。指定的OVERLAPPED中的hEvent栏位不需要放置一个event handle。可以自由运用。一般将hEvent栏位指向一个结构指针。
　　ReadFileEx函数
　　BOOL ReadFileEx(
　　HANDLE hFile,
　　LPVOID lpBuffer,
　　DWORD nNumberOfBytesToRead,
　　LPOVERLAPPED lpOverlapped,
　　LPOVERLAPPED_COMPLETION_ROUTINE lpCompletionRoutine
　　);
　　说明：读入数据。参数与上同。
　　作用： 为一个特指的通信设备等待一个事件发生，该函数所监控的事件是与该设备句柄相关联的一系列事件。 
　　参数： hFile ：指向通信设备的一个句柄，该句柄应该是由 CreateFile函数返回的。 
　　lpEvtMask ：当下表中的任一事件发生后，lpEvtMask会指向下表左端对应的值 ，A pointer to a variable that receives a mask indicating the type of event that occurred. 如果发生错误， pEvtMask 的值为0，否则应该是下表 中的一个值 
　　Value Meaning 
　　EV_BREAK 0x0040 A break was detected on input.（在输入过程中发生中断) 
　　EV_CTS 0x0008 The CTS (clear-to-send) signal changed state.(CTS线上的信号改变状态) 
　　EV_DSR 0x0010 The DSR (data-set-ready) signal changed state.(DSR 线上的信号改变状态) 
　　EV_ERR 0x0080 A line-status error occurred. Line-status errors are CE_FRAME, CE_OVERRUN, and CE_RXPARITY. 
　　EV_RING 0x0100 A ring indicator was detected. 
　　EV_RLSD 0x0020 The RLSD (receive-line-signal-detect) signal changed state. 
　　EV_RXCHAR 0x0001 A character was received and placed in the input buffer.(输入缓冲区不为空) 
　　EV_RXFLAG 0x0002 The event character was received and placed in the input buffer. The event character is specified in the device's DCB structure, which is applied to a serial port by using the SetCommState function. 
　　EV_TXEMPTY 0x0004 The last character in the output buffer was sent.（输出缓冲区的数据全部发送出去) 
　　lpOverlapped ：指向OVERLAPPED结构体的一个指针。如果hFile 是用异步方式打开的（在CreateFile（）函数中，第三个参数设置为FILE_FLAG_OVERLAPPED），lpOverlapped 不能指向一个空OVERLAPPED结构体，而是与Readfile（）和WreteFile（）中的OVERLAPPED参数为同一个参数。如果hFile 是用异步方式打开的，而lpOverlapped 指向一个空的OVERLAPPED结构体，那么函数会错误地报告，等待的操作已经完成（而此时等待的操作可能还没有完成）。 
　　如果hFile 是用异步方式打开的，而lpOverlapped 指向一个非空的OVERLAPPED结构体，那么函数WaitCommEvent被默认为异步操作，马上返回。这时，OVERLAPPED结构体必须包含一个由CreateEvent（）函数返回的手动重置事件对象的句柄hEven。 
　　如果hFile 是用同步方式打开的，那么函数WaitCommEvent不会返回，直到要等待的事件发生。  
　　返回值： 如果函数成功，返回非零值，否则返回0。要得到错误信息，可以调用GetLastError 函数。 
　　备注： WaitCommEvent函数为指定的通信资源监听一系列的Event,这些Event可以由 SetcommMask 和 GetcommMask 函数来设置和查询。 如果异步操作不能马上完成，那么该函数会返回一个FALSE，同时GetLastError 函数可以截获错误码ERROR_IO_PENDING（#define ERROR_IO_PENDING 997），表示操作转到后台运行。在WaitCommEvent函数返回之前，系统将OVERLAPPED 结构中的hEven句柄设置为无信号状态；当WaitCommEvent函数所等待的任何一个Event发生后，系统将OVERLAPPED 结构中的hEven句柄设置为有信号状态，同时将所发生事件赋给lpEvtMask 。 父进程可以根据lpEvtMask 来做出相应的事件处理，然后也可以调用GetOverlappedResult 函数来判断WaitCommEvent的操作是否成功。 如果WaitCommEvent函数在后台运行的时候，进程企图想通过 SetcommMask 函数来改变当前设备的Event，那么WaitCommEvent函数马上返回，lpEvtMask 指向0。