“虚拟内存” -- 开辟“无限数组”
作者：孙靖(Jig)     时间：2006 - 08 - 5    
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    虚拟内存，我也只在网上的文章里看过，是实在话我一直就不清楚WIN平台下的虚拟内存开辟使用过程是如何的，但一点我是可以肯定的，无非是在硬盘上开辟一个空间来储存数据。换言之就是对文件进行操作。也许有朋友会说，这样的话我自己随便临时建立文件存储数据就可以了啊。我这里所提高的“虚拟内存”其实就开辟文件来储存数据，可为了方便使用，这里按照数组的使用习惯集成了一套方法，这样可以很好的管理自己开辟的数据。
    说到这，也许有朋友会不以为然，觉得这不就一小儿科。的确，这样的小伎俩其实就是小儿科。但作为学习的一种手段，我也只是提出自己的看法与大家共同探讨而已。
    记得以前给别人写的一个智能五子棋，DOS下是 9X10 的棋盘，内存就耗费的不小。我打算做个 100X100 或更大棋盘，那就只能自己去建立链表来管理内存了。而我就不想费那事，老早就打算使用文件来存储数据。当然这样一来速度必然会受影响，但我觉得值得一试，也算是一种开发性思维的培养吧。

    一. 找寻数据
    我们做这个文件操作的“虚拟内存”，最重要的就是要使其使用想数组那样，通过数组标号可以子好到任意一个数据。所以我们要做的就是指定这样的一些函数——只要输入“数组”标号，就可以在文件中找到恰当的位置读取或写入数据。那么，我们就得先温习一下真实的数组是怎么样找寻具体数据的。我们假设一个三维数组 buffer[10][11][12]。我们找到其实数组的元素在内存中是线性排列，那么 buffer[2][3][6] 应该是在第一个位置上呢？仔细计算一下，应该是 (2*11*12 + 3*12 + 6)对吧？所以归纳起来就是 buffer[n1][n2]...[nn] 的第 buffer[x1][x2]...[xn] 个元素的位置应该就是 (x1*n2*n3*...*nn + x2*n3*...*nn + ... + x(n-1)*nn + xn)。之所以要分析这个，是因为我们在文件中存储一个数组的元素一定是线性存储的，所以只有知道确定元素的算法才能准确的在文件中找到相应的位置。

    二. 可变参数
    由于我们要建立一套有数组使用风格的函数，其中对数组的创建就必须是有可选参数的。（即可让用户根据需要开辟N维数组，所以参数必须是可选的）其实也很简单，只要把参数传入为 ... ，其使用函数的时候就可以传如任意个参数。但值得注意的是 ... 默认为 int 型的，所以要注意其中的转换。

    三. 函数简介
    其实我做的这套函数包，也就只有4个函数而已，下面介绍一下。
    
    1. 创建函数
    f_ms creat_ms(unsigned char count, long fist, ...);          /* 创建数组 */
    count 为数组维数。fist 为第一维数。其后分别是第二，第三 ...... 第N维数。前面说了，由于 ... 是 int 型，取值范围 1 - 32767。也就是说如果开辟多维数组，那么从第二维开始以后的维数最大只能是 32767。此套函数最多能开辟 2147483648 个元素。因为 fist 为 long 型。也许朋友会说你不是无限数组吗？可什么东西都要有个界限啊。就这套函数开辟的一个数组就最大容量就是 2G 啊。够用了吧？此函数返回 f_ms 类型。

    2. 赋值函数
    int input_ms(f_ms memory, float input, long fist, ...);        /* 写入数据，成功返回1 */
    memory 为用户自己开辟的“虚拟内存”结构。input 为写入的数据。大家看到了 input 是 flaot 型的，就是为了能较全面兼容数据类型，这样在的出数据后由用户自行转化就OK啦。其后的就是要输入第几个元素。此函数相当于 buffer[x1][x2]....[xn] = y;

    3. 取值函数
    float output_ms(f_ms memory, long fist, ...);            /* 取得数据，成功返回1 */
    memory 为用户自己开辟的“虚拟内存”结构。其后的就是要输入第几个元素。可以看到与 赋值函数 向对应的 input，此函数的返回值即为 float 型。此函数相当于 y = buffer[x1][x2]....[xn];

    4. 销毁函数
    void destroy_ms(f_ms memory);                    /* 销毁虚拟内存 */
    很简单，其实就是删除开辟的文件。若不是可以保留，一定要在使用完虚拟内存后，销毁内存，比如磁盘空间会降低。




    四. 函数实现
    给出具体代码：
/* ------------------------------------- *
 * 文件名：fms.h             *
 * 功能： 以文件形式开辟“虚拟内存”     *
 * 作者： 孙靖                 *
 * 时间： 2006-8-4             *
 * ------------------------------------- */

typedef struct      /* 文件内存结构 3/4E-38～3/4E+38，可一次开辟 2147483648 个元素，2G*/
{
    FILE                *fp;            /* 文件指针 */
    char                *file;          /* 文件名 */
    unsigned char       count;          /* 记录数组维数，最大可开辟255维数组 */
    long        fist;        /* 记录数组第一维大小 */
} f_ms;


f_ms creat_ms(unsigned char count, long fist, ...);          /* 创建数组 */
int input_ms(f_ms memory, float input, long fist, ...);        /* 写入数据，成功返回1 */
float output_ms(f_ms memory, long fist, ...);            /* 取得数据，成功返回1 */
void destroy_ms(f_ms memory);                    /* 销毁虚拟内存 */


void destroy_ms(f_ms memory)
{
    fclose(memory.fp);
    remove(memory.file);
}



float output_ms(f_ms memory, long fist, ...)
{
    unsigned long       sit_by = 1;
    unsigned long       sit_by1 = 1;
    unsigned long       sit_by2[255];
    float        number[1];
    int                every_max[255];
    int         *num;
    int         i, j;

    fseek(memory.fp, 0, SEEK_SET);                /* 设置为文件开始位置 */ 
   
    if (memory.count > 1)
    {
    fread(every_max, 4, memory.count - 1, memory.fp);    /* 获取各维数大小 */
    
    num = ...;
    for (i = 0; i < memory.count - 1; i++)
    {
        sit_by *= (unsigned long)every_max[i];
    }
    sit_by *= fist;


    sit_by2[0] = 0; 
    for (i = 1; i < memory.count - 1; i++)
    {
        sit_by1 = sit_by2[i] = 1;
        for (j = i + 1; j < memory.count; j++)
        {
        sit_by1 *= every_max[j-1];
        }
        sit_by2[i] = (*(num + i - 1)) * sit_by1; 
    }


    for (i = 1; i < memory.count - 1; i++)
    {
        sit_by2[0] += sit_by2[i];
    }
    sit_by += (sit_by2[0] + (*(num + memory.count - 2)));

    fseek(memory.fp, (long)(sit_by * 4), SEEK_CUR);        /* 将文件指针移至正确位置 */
    }
    else
    {
    fseek(memory.fp, (long)(fist * 4), SEEK_CUR);            /* 将文件指针移至正确位置 */
    }

    fread(number, 4, 1, memory.fp);
    return number[0];
}