实践用“共享内存”(Named Shared Memory)实现Windows进程间通信

目标

我想要知道进程间通信的方法。我在《进程间通信（IPC）介绍 - ZH奶酪 - 博客园》中看到了各种进程间通信的方法，其中它提到共享内存是最快的方式，于是我想实践一下它。

本篇的目标实现这样一个测试：在一个进程中向一块“共享内存”中写数据，在另一个进程中从这块“共享内存”中读数据。

在Windows上，最权威的文档与代码范例是：《Creating Named Shared Memory - Win32 apps | Microsoft Docs》
另外，《Windows共享内存示例 - 可笑痴狂 - 博客园》这篇也对我帮助很大。

使用函数介绍

用到的函数需要#include 。下面将讨论“共享内存”相关的函数以及需要注意的参数：

CreateFileMapping

首先，要使用 CreateFileMapping创建一个file mapping object。

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HANDLE CreateFileMappingA(
HANDLE hFile,
LPSECURITY_ATTRIBUTES lpFileMappingAttributes,
DWORD flProtect,
DWORD dwMaximumSizeHigh,
DWORD dwMaximumSizeLow,
LPCSTR lpName
);

其中：

hFile参数将设置为INVALID_HANDLE_VALUE

If hFile is INVALID_HANDLE_VALUE, the calling process must also specify a size for the file mapping object in the dwMaximumSizeHigh and dwMaximumSizeLow parameters. In this scenario, CreateFileMapping creates a file mapping object of a specified size that is backed by the system paging file instead of by a file in the file system.

flProtect代表保护权限，例如PAGE_READWRITE代表有“读”和“写”的权限。
lpName将是“文件”的名字。当然，在我的两个测试进程里这个名字应该一致。

OpenFileMapping

而在读内存的进程中，将使用 OpenFileMapping 打开一个file mapping object。

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HANDLE OpenFileMappingA(
DWORD dwDesiredAccess,
BOOL bInheritHandle,
LPCSTR lpName
);

其中：

dwDesiredAccess代表权限，例如FILE_MAP_ALL_ACCESS表示所有的权限包括读写。
bInheritHandle：

If this parameter is TRUE, a process created by the CreateProcess function can inherit the handle; otherwise, the handle cannot be inherited.

lpName将是“文件”的名字。当然，在我的两个测试进程里这个名字应该一致。

MapViewOfFile

使用 MapViewOfFile 可以将CreateFileMapping或OpenFileMapping返回的Handle映射到一块缓存中。

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LPVOID MapViewOfFile(
HANDLE hFileMappingObject,
DWORD dwDesiredAccess,
DWORD dwFileOffsetHigh,
DWORD dwFileOffsetLow,
SIZE_T dwNumberOfBytesToMap
);

hFileMappingObject：填写CreateFileMapping或OpenFileMapping返回的file mapping object的Handle。
dwDesiredAccess：代表权限，例如FILE_MAP_ALL_ACCESS代表有读写权限。
dwNumberOfBytesToMap：映射多少字节。（If this parameter is 0 (zero), the mapping extends from the specified offset to the end of the file mapping.）

代码实践

写入共享内存的数据的进程：

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#include <windows.h>
#include <iostream>

//测试用的数据结构
struct MyTestData
{
int TestInt; //测试的整数数据
char TestStr[5]; //测试的字符串数据
};

int main()
{
//FMO(file mapping object)的名字（应该在两个测试进程中保持一致）
const std::wstring FMO_Name(L"TestFMO");

//创建一个FMO
HANDLE hMap = CreateFileMapping(
INVALID_HANDLE_VALUE, // use paging file
NULL, // default security
PAGE_READWRITE, // 读写权限
0, // maximum object size (high-order DWORD)
sizeof(MyTestData), // maximum object size (low-order DWORD)
FMO_Name.c_str()); // FMO 的名字

//映射到缓冲中
void* pBuffer = MapViewOfFile(hMap, FILE_MAP_ALL_ACCESS, 0, 0, 0);

//将指针转换为 MyTestData 类型
MyTestData* shared_data = (MyTestData*)pBuffer;

//在循环中不断改变数据
while (1)
{
//写一个随机的数据
shared_data->TestInt = rand() % 10;
for (int i = 0; i < 4; i++)
shared_data->TestStr[i] = 'a' + rand() % 26;
shared_data->TestStr[4] = '\0';

//打印信息：
std::cout << "写入共享内存：" << shared_data->TestInt <<' '<< shared_data->TestStr <<std::endl;

//停留1秒
Sleep(1000);
}

//解除映射
UnmapViewOfFile(pBuffer);
//关闭FMO的Handle
CloseHandle(hMap);

return 0;
}

读取共享内存的数据的进程：

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#include <windows.h>
#include <iostream>

//测试用的数据结构
struct MyTestData
{
int TestInt; //测试的整数数据
char TestStr[5]; //测试的字符串数据
};

int main()
{
//FMO(file mapping object)的名字（应该在两个测试进程中保持一致）
const std::wstring FMO_Name(L"TestFMO");

//打开一个FMO
HANDLE hMap = OpenFileMapping(
FILE_MAP_ALL_ACCESS, // 读/写权限
FALSE, // do not inherit the name
FMO_Name.c_str()); // FMO 的名字

//映射到缓冲中
void* pBuffer = MapViewOfFile(hMap, FILE_MAP_ALL_ACCESS, 0, 0, 0);

//将指针转换为 MyTestData 类型
MyTestData* shared_data = (MyTestData*)pBuffer;

//在循环中不断读取数据
while (1)
{
//打印信息：
std::cout << "读取共享内存：" << shared_data->TestInt << ' ' << shared_data->TestStr << std::endl;

//停留0.1秒
Sleep(100);
}

//解除映射
UnmapViewOfFile(pBuffer);
//关闭FMO的Handle
CloseHandle(hMap);

return 0;
}

效果：