Win32 進程間通訊：共享內存實現完整指南

Windows 共享內存 IPC：文件映射機制詳解

共享內存是 Windows 平台上最高效的進程間通訊 (IPC) 方式，通過將同一物理內存頁映射到不同進程的虛擬地址空間，實現零拷貝數據交換。核心 API 組合：CreateFileMapping + MapViewOfFile + UnmapViewOfFile + CloseHandle。

核心流程四步走

1. 創建/打開文件映射對象 CreateFileMapping

HANDLE hMapFile = CreateFileMapping(
    INVALID_HANDLE_VALUE,  // 使用系統分頁文件，不關聯實體文件
    NULL,                  // 默認安全屬性
    PAGE_READWRITE,        // 讀寫權限
    0,                     // 高位大小 (0)
    BUF_SIZE,              // 低位大小 (共享內存大小，字節)
    szName                 // 共享內存名稱 (全局命名空間)
);

• INVALID_HANDLE_VALUE：創建「頁面文件映射」，不需實體文件，適合純內存共享。
• szName：命名共享內存，允許其他進程通過 OpenFileMapping 打開同一對象。
• 返回 HANDLE，失敗返回 NULL，需 GetLastError() 診斷。

2. 映射視圖到進程地址空間 MapViewOfFile

LPVOID pBuf = MapViewOfFile(
    hMapFile,              // 文件映射句柄
    FILE_MAP_ALL_ACCESS,   // 讀寫權限
    0, 0,                  // 偏移量 (高32位, 低32位)
    BUF_SIZE               // 映射大小 (0 表示全映射)
);

• 返回進程虛擬地址空間中的基址指針 pBuf，後續直接通過該指針讀寫數據。
• 同一進程可多次映射同一映射對象的不同區域 (不同偏移)。

3. 數據讀寫 (直接指針操作)

// 寫入 (進程 A)
GetWindowText(hEdit, szSend, BUF_SIZE);
CopyMemory(pBuf, szSend, BUF_SIZE); // 或 memcpy, strcpy

// 讀取 (進程 B)
printf("共享內存內容: %s\n", (char*)pBuf);

同步關鍵：共享內存本身無同步機制，必須配合 Mutex (互斥量)、Event (事件)、Semaphore (信號量) 或 Critical Section (臨界區 - 僅進程內) 實現讀寫同步，否則會發生競態條件。

4. 清理資源

// 進程退出或不再使用時
UnmapViewOfFile(pBuf);  // 取消映射視圖
CloseHandle(hMapFile);  // 關閉映射對象句柄
// 當所有進程都關閉句柄且取消映射後，系統自動釋放物理內存

完整雙進程示例框架

寫入進程 (Writer)

#include 
#include 
#define BUF_SIZE 1024
#define SHARED_NAME "Global\\MySharedMemory"

int main() {
    HANDLE hMap = CreateFileMapping(INVALID_HANDLE_VALUE, NULL, PAGE_READWRITE, 0, BUF_SIZE, SHARED_NAME);
    if (!hMap) { printf("CreateFileMapping 失敗: %d\n", GetLastError()); return 1; }
    
    char *pBuf = (char*)MapViewOfFile(hMap, FILE_MAP_ALL_ACCESS, 0, 0, BUF_SIZE);
    if (!pBuf) { printf("MapViewOfFile 失敗\n"); CloseHandle(hMap); return 1; }
    
    // 同步對象：創建互斥量
    HANDLE hMutex = CreateMutex(NULL, FALSE, "Global\\MyMutex");
    
    while (1) {
        WaitForSingleObject(hMutex, INFINITE);
        printf("輸入字符串 (quit 退出): ");
        fgets(pBuf, BUF_SIZE, stdin);
        pBuf[strcspn(pBuf, "\n")] = 0; // 去換行
        ReleaseMutex(hMutex);
        if (strcmp(pBuf, "quit") == 0) break;
        Sleep(100);
    }
    
    UnmapViewOfFile(pBuf);
    CloseHandle(hMutex);
    CloseHandle(hMap);
    return 0;
}

讀取進程

// ... 相同的 CreateFileMapping/OpenFileMapping, MapViewOfFile, Mutex ...
while (1) {
    WaitForSingleObject(hMutex, INFINITE);
    if (strlen(pBuf) > 0) {
        printf("讀取到: %s\n", pBuf);
        // 處理數據...
        memset(pBuf, 0, BUF_SIZE); // 清空標誌已讀
    }
    ReleaseMutex(hMutex);
    Sleep(100);
}

關鍵注意事項總結表

對比：其他 IPC 方式

總結

Win32 共享內存通過「文件映射對象 + 視圖映射」實現進程間零拷貝數據共享，是高性能 IPC 首選。但必須配合同步對象使用，否則數據一致性無保障。掌握 CreateFileMapping/MapViewOfFile 核心流程、命名空間規範、同步機制選型，是 Windows 系統級開發的核心技能。