Win32 進程間通訊（IPC）核心技術總覽：記憶體映射、共享 DLL、WM_COPYDATA、Read/WriteProcessMemory

Win32 架構下每個進程擁有獨立 4GB 虛擬位址空間，進程間無法直接存取彼此記憶體。本文系統整理 Windows 95/NT 時代確立、至今仍是核心的四大 IPC 機制：記憶體映射檔、共享資料區 DLL、WM_COPYDATA 訊息、ReadProcessMemory/WriteProcessMemory，並輔以同步物件與視窗訊息通知的工程實踐模式。

一、記憶體映射檔——高效大資料共享首選

核心 API：CreateFileMapping、MapViewOfFile、OpenFileMapping、UnmapViewOfFile、CloseHandle。

建立端（Writer）

HANDLE hMap = CreateFileMapping(
    (HANDLE)0xFFFFFFFF,    // INVALID_HANDLE_VALUE：使用分頁檔
    NULL,                  // 預設安全性
    PAGE_READWRITE,        // 保護屬性
    0, 0x1000,             // 大小 4KB
    _T("MySharedMem")      // 名稱，跨進程可見
);
LPVOID pView = MapViewOfFile(hMap, FILE_MAP_WRITE, 0, 0, 0);
// 寫入資料...
// 同步：建立 Mutex/Event 通知 Reader

開啟端（Reader）

HANDLE hMap = OpenFileMapping(FILE_MAP_READ, FALSE, _T("MySharedMem"));
LPVOID pView = MapViewOfFile(hMap, FILE_MAP_READ, 0, 0, 0);
// 讀取資料...
UnmapViewOfFile(pView);
CloseHandle(hMap);

關鍵點

• 多進程寫入必須同步（Mutex、Critical Section 跨進程需名稱）
• PAGE_WRITECOPY 可實現 Copy-on-Write，保護原始資料
• 大檔案分段映射：MapViewOfFile 指定 dwOffset/dwNumberOfBytesToMap

二、共享資料區 DLL——簡單陣列/結構共享

利用 #pragma data_seg 建立具名區段，.def 設定 SHARED 屬性。

// Shared.h
#pragma data_seg("MYSHARED")
__declspec(dllexport) char g_szBuffer[4096] = {0};
#pragma data_seg()
#pragma comment(linker, "/SECTION:MYSHARED,RWS") // RWS = Read Write Shared

缺點：每個進程載入時會獲得私有複本（Copy-on-Write），寫入不會反映到其他進程。真正共享需在 .def 明確 SECTIONS MYSHARED READ WRITE SHARED，但此機制在現代 Windows（ASLR、DEP、Session 隔離）下可靠性下降，不建議新專案使用。

三、WM_COPYDATA——唯讀小資料跨進程傳遞

專為「發送端不修改資料、接收端同步處理」設計。

// 發送端
COPYDATASTRUCT cds;
cds.dwData = 123;              // 自訂標識
cds.cbData = strlen(szText)+1; // 含結尾 null
cds.lpData = (PVOID)szText;
SendMessage(hwndTarget, WM_COPYDATA, (WPARAM)hwndSelf, (LPARAM)&cds);

// 接收端（視窗程序）
case WM_COPYDATA:
    COPYDATASTRUCT* pcds = (COPYDATASTRUCT*)lParam;
    // 處理 pcds->lpData，長度 pcds->cbData
    return TRUE;

• SendMessage 同步阻塞，確保資料在回傳前不被釋放
• 不支援跨權限層級（UIPI）傳遞，Vista+ 需 ChangeWindowMessageFilterEx
• 適合小型、單向、即時通知（如進度、狀態碼）

四、ReadProcessMemory / WriteProcessMemory——除錯器級存取

需 PROCESS_VM_READ/PROCESS_VM_WRITE/PROCESS_VM_OPERATION 權限，通常用於除錯器、外掛、反作弊，一般應用極少直接使用。

HANDLE hProc = OpenProcess(PROCESS_VM_READ|PROCESS_VM_WRITE|PROCESS_VM_OPERATION,
                           FALSE, dwTargetPID);
if (hProc) {
    ReadProcessMemory(hProc, lpBaseAddr, localBuf, size, &bytesRead);
    WriteProcessMemory(hProc, lpBaseAddr, localBuf, size, &bytesWritten);
    CloseHandle(hProc);
}

風險：目標進程記憶體佈局不穩定（ASLR）、存取違例導致雙方崩潰、安全軟體攔截。嚴禁用於常規資料交換。

五、進程間同步與通知模式

無論採用哪種資料通道，同步通知都是必需環節：

• 命名 Mutex/Event/Semaphore：CreateMutex(NULL, FALSE, _T("Global\\MyAppSync"))
• 註冊視窗訊息：UINT WM_MYNOTIFY = RegisterWindowMessage(_T("MyAppNotify"))，配合 FindWindow/PostMessage 通知
• 完成埠 (IOCP)：高併發伺服器端統一調度

六、現代替代方案建議

七、總結

Win32 IPC 四大經典機制各有適用邊界：記憶體映射檔是大資料共享的工業標準；WM_COPYDATA適合 UI 執行緒間輕量通知；共享 DLL因機制脆弱已棄用；Read/WriteProcessMemory屬逆向/除錯領域。現代開發應優先選擇跨平台、高層級抽象（Named Pipe、gRPC、共享記憶體 C++ 封裝庫），降低維護成本與安全風險。

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