【C++】ReadFile概述，及实践使用时ReadFile的速率影响研究

embedded/2024/11/25 2:24:11/

ReadFile 函数概述

ReadFile 是 Windows API 函数，用于从文件或设备（如串口、硬盘等）中读取数据。它是同步和异步 I/O 操作的基础函数。

函数原型

BOOL ReadFile(_In_ HANDLE hFile,                          // 文件或设备句柄_Out_writes_bytes_to_opt_(nNumberOfBytesToRead, *lpNumberOfBytesRead) LPVOID lpBuffer, // 缓冲区_In_ DWORD nNumberOfBytesToRead,            // 预期读取的字节数_Out_opt_ LPDWORD lpNumberOfBytesRead,      // 实际读取的字节数，会根据_In_ DWORD返回给他_Inout_opt_ LPOVERLAPPED lpOverlapped       // 异步操作参数
);

参数详解

1. HANDLE hFile
  • 含义：表示需要读取数据的目标。
    • 可以是文件句柄（通过 CreateFile 打开）或设备句柄（如串口 COM1）。
    • 例如，读取串口数据时，通过 CreateFile 获得串口句柄。
2. LPVOID lpBuffer
  • 含义：指向缓冲区的指针，ReadFile 将读取的数据存储到该缓冲区中。
  • 大小要求：缓冲区大小应至少等于 nNumberOfBytesToRead，以避免越界。
  • 类型：LPVOID，可转换为任意指针类型（如 char*）。
3. DWORD nNumberOfBytesToRead
  • 含义：预期读取的字节数，ReadFile 尝试从文件或设备读取该数量的数据。
  • 注意：
    • 如果设备中数据不足，ReadFile 可能返回成功，但实际读取的字节数会少于此值（存储在 lpNumberOfBytesRead 中）。
4. LPDWORD lpNumberOfBytesRead
  • 含义：指向 DWORD 类型变量的指针，用于接收实际读取的字节数。
  • 可选性：
    • 如果为 nullptr，表示调用方不关心读取了多少字节（不推荐）。
  • 返回值含义：
    • 函数执行成功后，该变量存储实际读取的字节数。
5. LPOVERLAPPED lpOverlapped
  • 含义：指向 OVERLAPPED 结构的指针，用于异步操作。
  • 同步与异步：
    • nullptr：表示同步操作，ReadFile 会阻塞，直到读取完成或超时。
    • 非 nullptr：表示异步操作，ReadFile 会立即返回，读取操作会在后台完成。

返回值

  • BOOL 类型：
    • TRUE：读取成功。
    • FALSE：读取失败，调用 GetLastError 获取错误代码。
  • 常见错误：
    • ERROR_HANDLE_EOF：已到达文件末尾（EOF）。
    • ERROR_IO_PENDING：对于异步操作，表示读取请求已提交但尚未完成。

函数用途

ReadFile 广泛用于以下场景：

  1. 文件读取：从文件系统中读取内容。
  2. 串口通信：读取串口（COM）数据，常用于嵌入式设备通信。
  3. 网络通信（通过设备接口）：读取基于设备接口的网络数据。
  4. 传感器数据读取：从硬件传感器中读取数据。

示例 1：从文件读取数据

从文件中读取内容并打印到控制台：

#include <windows.h>
#include <iostream>int main() {// 打开文件HANDLE hFile = CreateFile("example.txt",          // 文件路径GENERIC_READ,           // 读取权限0,                      // 共享模式NULL,                   // 安全属性OPEN_EXISTING,          // 打开已存在的文件FILE_ATTRIBUTE_NORMAL,  // 属性NULL                    // 模板文件句柄);if (hFile == INVALID_HANDLE_VALUE) {std::cerr << "无法打开文件，错误代码：" << GetLastError() << std::endl;return 1;}// 读取数据char buffer[128] = {0};  // 数据缓冲区DWORD bytesRead = 0;     // 实际读取的字节数if (ReadFile(hFile, buffer, sizeof(buffer) - 1, &bytesRead, NULL)) {std::cout << "成功读取 " << bytesRead << " 字节：" << std::endl;std::cout << buffer << std::endl;} else {std::cerr << "读取失败，错误代码：" << GetLastError() << std::endl;}// 关闭文件CloseHandle(hFile);return 0;
}

示例 2：串口数据读取

从串口（如 COM2）读取数据：

#include <windows.h>
#include <iostream>int main() {// 打开串口HANDLE hSerial = CreateFile("COM2",                // 串口名称GENERIC_READ,          // 读取权限0,                     // 共享模式NULL,                  // 安全属性OPEN_EXISTING,         // 打开已存在的设备0,                     // 属性NULL                   // 模板文件句柄);if (hSerial == INVALID_HANDLE_VALUE) {std::cerr << "无法打开串口，错误代码：" << GetLastError() << std::endl;return 1;}// 设置串口参数（波特率、数据位等）DCB dcb = {0};//Device Control Blockdcb.DCBlength = sizeof(DCB);GetCommState(hSerial, &dcb);dcb.BaudRate = CBR_9600;dcb.ByteSize = 8;dcb.Parity = NOPARITY;dcb.StopBits = ONESTOPBIT;SetCommState(hSerial, &dcb);// 读取数据char buffer[128] = {0};DWORD bytesRead = 0;if (ReadFile(hSerial, buffer, sizeof(buffer) - 1, &bytesRead, NULL)) {std::cout << "成功读取 " << bytesRead << " 字节：" << std::endl;for (DWORD i = 0; i < bytesRead; ++i) {std::cout << "0x" << std::hex << static_cast<int>(buffer[i]) << " ";}std::cout << std::endl;} else {std::cerr << "读取失败，错误代码：" << GetLastError() << std::endl;}// 关闭串口CloseHandle(hSerial);return 0;
}

异步模式的应用

如果需要非阻塞读取，可以使用 OVERLAPPED 结构：

OVERLAPPED overlapped = {0};
overlapped.hEvent = CreateEvent(NULL, TRUE, FALSE, NULL);BOOL result = ReadFile(hFile, buffer, sizeof(buffer), &bytesRead, &overlapped);
if (!result && GetLastError() == ERROR_IO_PENDING) {// 等待异步操作完成WaitForSingleObject(overlapped.hEvent, INFINITE);GetOverlappedResult(hFile, &overlapped, &bytesRead, FALSE);
}

总结

ReadFile 的作用
  • 从文件或设备读取数据，支持同步和异步模式。
典型应用
  • 文件操作：读取文本或二进制文件。
  • 串口通信：读取嵌入式设备数据。
  • 网络设备：读取基于接口的网络数据。
优点
  • 支持异步 I/O，提高程序性能。
  • 适用于广泛的文件和设备操作场景。
注意事项
  • 缓冲区大小要足够大以避免数据截断。
  • 在串口和异步模式中，需额外配置超时和事件处理机制。

补充 1 关于DBC

DCB dcb = {0}; 是一个用于初始化并配置串口通信参数的结构体。在 Windows API 中，DCB（Device Control Block）结构用于描述串口通信的控制设置，例如波特率、数据位、停止位、校验位等。

DCB 结构的定义

typedef struct _DCB {DWORD DCBlength;       // 结构体的大小（字节）DWORD BaudRate;        // 波特率（如 9600、115200）DWORD fBinary: 1;      // 是否使用二进制模式DWORD fParity: 1;      // 是否启用校验位DWORD fOutxCtsFlow: 1; // 是否启用 CTS 流控制DWORD fOutxDsrFlow: 1; // 是否启用 DSR 流控制DWORD fDtrControl: 2;  // DTR 控制流设置DWORD fDsrSensitivity: 1; // DSR 灵敏度DWORD fTXContinueOnXoff: 1; // 接收 XOFF 后是否继续传输DWORD fOutX: 1;        // 是否启用 XON/XOFF 流控制（输出）DWORD fInX: 1;         // 是否启用 XON/XOFF 流控制（输入）DWORD fErrorChar: 1;   // 是否替换错误字符DWORD fNull: 1;        // 是否丢弃 NULL 字节DWORD fRtsControl: 2;  // RTS 控制流设置DWORD fAbortOnError: 1;// 是否在错误时中止读/写操作DWORD fDummy2: 17;     // 保留位WORD wReserved;        // 保留字段WORD XonLim;           // XON 限制WORD XoffLim;          // XOFF 限制BYTE ByteSize;         // 每个字节的数据位数（4-8 位）BYTE Parity;           // 校验类型（无、奇、偶、标记、空）BYTE StopBits;         // 停止位（1、1.5 或 2 位）char XonChar;          // XON 字符char XoffChar;         // XOFF 字符char ErrorChar;        // 替换错误的字符char EofChar;          // 文件结束符char EvtChar;          // 事件字符WORD wReserved1;       // 保留字段
} DCB, *LPDCB;

补充2 影响速度的因素

ReadFile 的读取缓冲区的速度和范围没有固定的值，它受到以下多个因素的影响。具体的读取速度和数据范围会因场景、设备以及系统配置而有所不同。

1. 影响 ReadFile 读取速度的因素

文件读取速度
  • 现代 SSD：几百 MB/s。
  • HDD：50-200 MB/s。
串口读取速度
  • 受波特率限制：
    • 9600 bps：约 960 字节/秒。
    • 115200 bps：约 11,520 字节/秒。
  • 调整缓冲区大小可以提升效率。
影响速度的关键点
  • 硬件速率：文件存储设备、串口波特率等。
  • 用户缓冲区大小：每次读取的最大字节数。
  • 系统缓冲区：通过 SetupComm 设置大小。
  • 数据可用性：设备中数据是否已准备好。

通过合理调整缓冲区大小与 I/O 参数，ReadFile 的速度可以优化到设备允许的上限范围。


http://www.ppmy.cn/embedded/140265.html

相关文章

Python爬虫爬取网页小说

Python爬虫爬取网页小说

分析 注意&#xff1a;不同小说url不同&#xff0c;不同小说需采用的正则也不同 1.安装requests包 pip install requests2.导入必要的库 re模块用于进行正则表达式相关的操作&#xff0c;比如使用正则表达式在获取到的网页文本内容中匹配提取特定格式的信息。 resquests模块用…
阅读更多...
物业管理系统的设计和实现

物业管理系统的设计和实现

一、项目背景 物业管理系统在现代城市化进程中起着至关重要的作用。 随着居民生活水平的提高和信息技术的迅猛发展&#xff0c;传统的物业管理模式已不能满足业主和管理者的需求。 为了提高管理效率、降低运营成本、提升服务质量&#xff0c;设计并实现一个集成化、智能化的物业…
阅读更多...
什么是驱动芯片？

什么是驱动芯片？

驱动芯片&#xff08;Driver Chip&#xff09;是一种集成电路芯片&#xff0c;主要用于驱动和控制各种电子设备或系统中的外部负载&#xff0c;如电机、显示屏、音频设备、LED 灯等&#xff0c;以下是关于驱动芯片的详细介绍&#xff1a; 主要功能 信号转换与放大&#xff1a;…
阅读更多...
windows C#-异步编程模型(上)

windows C#-异步编程模型(上)

通过使用异步编程&#xff0c;你可以避免性能瓶颈并增强应用程序的总体响应能力。 但是&#xff0c;编写异步应用程序的传统技术可能比较复杂&#xff0c;使它们难以编写、调试和维护。 C# 支持简化的方法&#xff0c;即异步编程&#xff0c;它利用 .NET 运行时中的异步支持。…
阅读更多...
鸿蒙HarmonyOS学习笔记（2）

鸿蒙HarmonyOS学习笔记（2）

基本语法概述 如下图所示&#xff0c;当开发者点击按钮时&#xff0c;文本内容从“Hello World”变为“Hello ArkUI”。 ArkTS的基本组成 说明 自定义变量不能与基础通用属性/事件名重复。 装饰器&#xff1a; 用于装饰类、结构、方法以及变量&#xff0c;并赋予其特殊的含义…
阅读更多...
超文本传输协议（HTTP）与超文本传输安全协议（HTTPS）

超文本传输协议（HTTP）与超文本传输安全协议（HTTPS）

一、HTTP 超文本传输协议&#xff08;HyperText Transfer Protocol&#xff0c;HTTP&#xff09;是一个在计算机世界里专门在两点之间传输文字、图片、音频、视频等超文本数据的约定和规范。 HTTP 是用于从互联网服务器传输超文本到本地浏览器或者另一个服务器的协议。 HTTP…
阅读更多...
Android学生信息管理APP的设计与开发

Android学生信息管理APP的设计与开发

1. 项目布局设计 页面1&#xff1a;学生信息添加页面 采用线性布局&#xff0c;页面中控件包含TextView、editView、Button等。 布局核心代码如下&#xff1a; <?xml version"1.0" encoding"utf-8"?> <LinearLayout xmlns:android"http…
阅读更多...
单片机_简单AI模型训练与部署__从0到0.9

单片机_简单AI模型训练与部署__从0到0.9

IDE&#xff1a; CLion MCU&#xff1a; STM32F407VET6 一、导向 以求知为导向&#xff0c;从问题到寻求问题解决的方法&#xff0c;以兴趣驱动学习。 虽从0&#xff0c;但不到1&#xff0c;剩下的那一小步将由你迈出。本篇主要目的是体验完整的一次简单AI模型部署流程&#x…
阅读更多...
最新文章

Copyright @ 2022~2023