Windows编程-异步IO-1-

当我们读取一个文件时，一般情况下，线程是阻塞的，也就是当前线程在等待文件读取操作结束，也就是这个线程只用来读文件，等读完了再返回。这种方式叫做同步IO。

Windows在系统底层为用户实现了另一种高效的机制，叫做重叠I/O，又称作异步I/O。异步I/O操作提供了一种功能当用户读取文件的时候，读取文件函数会立马返回结果，不会阻塞线程，但是实际上文件并没有读取完，而是交给了系统底层自动去处理，这样文件的读取操作就不会阻塞线程，但是这引发了一个问题，如何才能知道文件读取完毕了呢？

可以理解为打开文件后，对文件进行的操作交给了另一个线程或者是系统底层去处理

异步IO注意事项

一旦一个句柄是以异步I/O的方式打开的，那么：

1 句柄变为可等待的对象，也就是说它具有了激发态和非激发态

2 文件指针失效，需要用overlapped结构体中的offset表示读取或者写入的位置

异步IO结构体

typedef struct _OVERLAPPED {
  ULONG_PTR Internal;//异步IO操作状态
  ULONG_PTR InternalHigh;//操作了多少个字节
  union {//文件偏移
    struct {
      DWORD Offset;
      DWORD OffsetHigh;
    } DUMMYSTRUCTNAME;
    PVOID Pointer;
  } DUMMYUNIONNAME;
  HANDLE    hEvent; //事件对象
} OVERLAPPED, *LPOVERLAPPED;

 

异步IO流程

打开一个文件-CreateFile

HANDLE CreateFileA(
  LPCSTR                lpFileName,
  DWORD                 dwDesiredAccess,
  DWORD                 dwShareMode,
  LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSecurityAttributes,
  DWORD                 dwCreationDisposition,
  DWORD                 dwFlagsAndAttributes,
  HANDLE                hTemplateFile
);

这里的其他参数都随意，只是在倒数第二个参数的时候需要添加异步I/O的自己参数FILE_FLAG_OVERLAPPED

定义一个异步IO的结构体

typedef struct _OVERLAPPED {
  ULONG_PTR Internal;//异步IO操作状态
  ULONG_PTR InternalHigh;//操作了多少个字节
  union {//文件偏移
    struct {
      DWORD Offset;
      DWORD OffsetHigh;
    } DUMMYSTRUCTNAME;
    PVOID Pointer;
  } DUMMYUNIONNAME;
  HANDLE    hEvent; //事件对象
} OVERLAPPED, *LPOVERLAPPED;

进行文件操作

这里假设是进行ReadFile读写文件

BOOL ReadFile(
  HANDLE       hFile,//文件句柄
  LPVOID       lpBuffer,//缓冲区
  DWORD        nNumberOfBytesToRead,//要获取的最大字节数
  LPDWORD      lpNumberOfBytesRead,//用于返回实际存储数据大小的指针，也就是说获得存入了多少数据的大小的指针返回。但是如果有异步IO存在，这里就没有需要置为NULL
  LPOVERLAPPED lpOverlapped//如果使用FILE_FLAG_OVERLAPPED打开了hFile参数， 则需要指向OVERLAPPED结构的指针，否则可以为NULL。
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​
);

不要等待异步IO操作

异步IO操作会立刻返回一个结果，但是这个结果并不是全部的结果，不能作为一个完成的依据

在需要的时候再等待异步IO操作

在进行异步IO的时候就会自动给文件句柄附加信号值，然后调用WaitForSingleObject来等待信息，也就是表明异步IO结束了。

获得最终结果-GetOverlappedResult

BOOL GetOverlappedResult(
  HANDLE       hFile,   //句柄
  LPOVERLAPPED lpOverlapped,//overlapped结构体指针
  LPDWORD      lpNumberOfBytesTransferred//实际读写的数量
  BOOL         bWait//是否等待异步IO执行结束，TRUE等待，false不等待
);

异步IO流程例子

#include<Windows.h>
#include<iostream>
​
​
int main()
{
    //1打开一个文件
    HANDLE hFile = CreateFile(L"E:\\Project_Sum\\Win_Project\\IO_TEST\\test.txt", GENERIC_READ,NULL,NULL, OPEN_EXISTING, FILE_FLAG_OVERLAPPED,NULL);

    //2创建一个异步IO结构体
    OVERLAPPED overlapped{ 0 };
​
    //3调用文件处理函数和异步IO结构体
    CHAR buf[100] = { 0 };
    ReadFile(hFile, buf, 100, NULL, &overlapped);
​
​
    //4 end等待异步IO结束
    WaitForSingleObject(hFile, -1);
    DWORD Sum_Number;
    //5 获取结果
    GetOverlappedResult(hFile,&overlapped,&Sum_Number,TRUE);
    printf("文件内容为:%s\n", buf);
    printf("实际读写数量为%ld\n", Sum_Number);
​
    //6关闭句柄
    CloseHandle(hFile);
    return 0;
}