Windows进程通信相关-Aet

Bingliaolong 2025-03-10 23:37 Aet | 隐藏边栏 | 抢沙发 | 8 0

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Windows相关

消息队列

PostMessage
1. 将消息异步发送到指定窗口的消息队列
  目标窗口可以是同一进程或不同进程的窗口
2. 只要发送方持有目标窗口的有效句柄（HWND），即可跨进程发送消息
3. 场景：
  例如通知其他进程的窗口更新界面或执行特定操作
  例如结合 WM_COPYDATA 消息传递小型数据块（最大约64KB）

// 发送方（跨进程）

COPYDATASTRUCT cds;

cds.dwData = 1; // 自定义标识

cds.cbData = sizeof(data); // 数据大小

cds.lpData = &data; // 数据指针

PostMessage(hTargetWnd, WM_COPYDATA, (WPARAM)hSenderWnd, (LPARAM)&cds);

PostThreadMessage
1. 将消息异步发送到指定线程的消息队列。目标线程无需关联窗口，但必须已创建消息队列
2. 需知道目标线程的线程ID（DWORD），且目标线程已调用过消息循环函数（如 GetMessage）
3. 场景：
  后台线程通信：与无窗口的后台线程交互（如日志线程、工作线程）
  自定义消息协议：定义线程专用的消息类型（需注册自定义消息）

// 发送方（跨进程）

DWORD dwTargetThreadId = ...; // 通过共享内存或其他IPC获取目标线程ID

PostThreadMessage(dwTargetThreadId, WM_MY_THREAD_MSG, 0, 0);

// 接收方线程（需运行消息循环）

MSG msg;

while (GetMessage(&msg, NULL, 0, 0)) {

if (msg.message == WM_MY_THREAD_MSG) {

// 处理消息

}

// 发送端（需接收窗口句柄）

COPYDATASTRUCT cpd;

cpd.dwData = 1; // 自定义标识

cpd.cbData = strlen("Test Message") + 1;

cpd.lpData = (void*)"Test Message";

SendMessage(hWndReceiver, WM_COPYDATA, (WPARAM)hWndSender, (LPARAM)&cpd);

// 接收端（窗口过程函数中处理）

case WM_COPYDATA: {

COPYDATASTRUCT* pcds = (COPYDATASTRUCT*)lParam;

char* msg = (char*)pcds->lpData;

MessageBox(NULL, msg, "Received", MB_OK);

break;

}

信号量

作用
1. 协调多进程对共享资源的访问

// 进程A（资源生产者）

#include <Windows.h>

#include <stdio.h>

#define SEM_NAME "Global\\MySemaphore"

int main() {

// 创建初始值为0、最大值为3的命名信号量

HANDLE hSem = CreateSemaphore(NULL, 0, 3, SEM_NAME);

if (hSem == NULL) {

printf("CreateSemaphore error: %d\n", GetLastError());

return 1;

}

// 模拟生产资源

for (int i = 1; i <= 5; ++i) {

Sleep(1000);

ReleaseSemaphore(hSem, 1, NULL); // 每次释放1个资源

printf("Produced resource %d\n", i);

}

CloseHandle(hSem);

return 0;

}

// 进程B（资源消费者）

#include <Windows.h>

#include <stdio.h>

int main() {

HANDLE hSem = OpenSemaphore(SYNCHRONIZE | SEMAPHORE_MODIFY_STATE, FALSE, SEM_NAME);

if (hSem == NULL) {

printf("OpenSemaphore error: %d\n", GetLastError());

return 1;

}

while (1) {

WaitForSingleObject(hSem, INFINITE); // 等待资源

printf("Consumed resource\n");

// 处理资源...

}

CloseHandle(hSem);

return 0;

}

互斥量

作用
1. 协调多进程对共享资源的访问

// 创建命名互斥量

HANDLE hMutex = CreateMutex(NULL, FALSE, L"Global\\MyMutex");

WaitForSingleObject(hMutex, INFINITE); // 等待锁

ReleaseMutex(hMutex); // 释放锁

// 进程A（写入端）

#include <Windows.h>

#include <stdio.h>

#define MUTEX_NAME "Global\\MyMutex"

int main() {

HANDLE hMutex = CreateMutex(NULL, FALSE, MUTEX_NAME);

if (hMutex == NULL) {

printf("CreateMutex error: %d\n", GetLastError());

return 1;

}

WaitForSingleObject(hMutex, INFINITE); // 获取锁

printf("Process A entered critical section\n");

// 执行需要互斥的操作...

Sleep(3000);

ReleaseMutex(hMutex); // 释放锁

printf("Process A released mutex\n");

CloseHandle(hMutex);

return 0;

}

// 进程B（读取端）

#include <Windows.h>

#include <stdio.h>

int main() {

HANDLE hMutex = OpenMutex(MUTEX_ALL_ACCESS, FALSE, MUTEX_NAME);

if (hMutex == NULL) {

printf("OpenMutex error: %d\n", GetLastError());

return 1;

}

WaitForSingleObject(hMutex, INFINITE); // 等待锁

printf("Process B entered critical section\n");

// 读取共享数据...

Sleep(1000);

ReleaseMutex(hMutex);

printf("Process B released mutex\n");

CloseHandle(hMutex);

return 0;

}

剪贴板

OpenClipboard(hWnd);

HGLOBAL hMem = GlobalAlloc(GMEM_MOVEABLE, size);

memcpy(GlobalLock(hMem), data, size);

GlobalUnlock(hMem);

SetClipboardData(CF_TEXT, hMem);

CloseClipboard();

基于内存共享的IPC

文件映射

原理
1. 将物理文件或虚拟内存映射到多个进程的地址空间，实现数据共享

HANDLE hMapFile = CreateFileMapping(

INVALID_HANDLE_VALUE, // 物理文件句柄（设为虚拟内存）

NULL, // 安全属性

PAGE_READWRITE, // 读写权限

0, // 高32位文件大小

BUF_SIZE, // 低32位文件大小

L"Global\\MySharedMem");// 共享内存名（需唯一）

LPSTR pBuf = (LPSTR)MapViewOfFile(

hMapFile, // 映射对象句柄

FILE_MAP_ALL_ACCESS, // 访问权限

0, 0, BUF_SIZE); // 偏移量和大小

特点
1. 高性能：适用于大数据量传输（如音视频流）
2. 需同步机制（如互斥量）避免读写冲突
3. 命名共享内存（Global\\前缀）支持跨会话访问

// 进程A（写入端）

#include <windows.h>

#define BUF_SIZE 1024

const char* szName = "Global\\MySharedMemory"; // 需管理员权限或去除"Global\\"

int main() {

// 创建共享内存对象

HANDLE hMapFile = CreateFileMapping(

INVALID_HANDLE_VALUE, // 使用系统分页文件

NULL, // 默认安全属性

PAGE_READWRITE, // 读写权限

0, BUF_SIZE, szName); // 内存大小和名称

char* pBuf = (char*)MapViewOfFile(

hMapFile, // 映射对象句柄

FILE_MAP_ALL_ACCESS, // 读写权限

0, 0, BUF_SIZE); // 偏移量和映射大小

strcpy(pBuf, "Hello from Process A"); // 写入数据

UnmapViewOfFile(pBuf);

CloseHandle(hMapFile);

return 0;

}

// 进程B（读取端）

// 相同方式打开共享内存后读取：

printf("Received: %s", pBuf); // 输出进程A写入的内容

堆共享

原理
1. 通过HeapCreate创建共享堆，其他进程通过HeapOpen访问

// 进程A创建堆

HANDLE hHeap = HeapCreate(HEAP_SHARED, 0, 1024);

// 进程B打开堆

HANDLE hHeap = HeapOpen(HEAP_SHARED, FALSE, L"MySharedHeap");

场景
1. 小规模结构化数据共享，需手动管理内存分配

基于消息传递的IPC

邮件槽（Mailslots）

原理
1. 单向通信机制，支持一对多消息广播

// 服务器端创建邮件槽

HANDLE hMailslot = CreateMailslot(

L"\\\\.\\mailslot\\MySlot", // 名称格式

0, // 最大消息长度（0=无限制）

MAILSLOT_WAIT_FOREVER, // 读取超时

NULL); // 安全属性

// 客户端写入消息

HANDLE hFile = CreateFile(

L"\\\\*\\mailslot\\MySlot", // 服务器名（*表示本机）

GENERIC_WRITE, FILE_SHARE_READ, NULL, OPEN_EXISTING, 0, NULL);

WriteFile(hFile, data, size, &bytesWritten, NULL);

特点
1. 支持跨网络通信（需指定服务器名）
2. 消息可能丢失（无确认机制）

// 服务端（接收）

HANDLE hMailslot = CreateMailslot(

"\\\\.\\mailslot\\sample", // 名称

0, MAILSLOT_WAIT_FOREVER, NULL); // 无超时

ReadFile(hMailslot, buffer, sizeof(buffer), &bytesRead, NULL);

// 客户端（发送）

HANDLE hMailslot = CreateFile(

"\\\\.\\mailslot\\sample",

GENERIC_WRITE, FILE_SHARE_READ,

NULL, OPEN_EXISTING, 0, NULL);

WriteFile(hMailslot, "Broadcast Msg", 14, &bytesWritten, NULL);

WM_COPYDATA消息

原理
1. 通过SendMessage发送WM_COPYDATA消息，传递只读数据块

// 发送方

COPYDATASTRUCT cds;

cds.dwData = 1; // 用户定义标识

cds.cbData = sizeof(data); // 数据大小

cds.lpData = &data; // 数据指针

SendMessage(hWndReceiver, WM_COPYDATA, (WPARAM)hWndSender, (LPARAM)&cds);

// 接收方（窗口过程）

case WM_COPYDATA: {

COPYDATASTRUCT* pcds = (COPYDATASTRUCT*)lParam;

// 处理pcds->lpData指向的数据

return TRUE;

}

限制
1. 仅适用于同一用户会话内的窗口通信
2. 数据最大约64KB（受SendMessage限制）

基于管道（Pipes）的IPC

匿名管道（Anonymous Pipes）

原理
1. 单向通信，通常用于父子进程间重定向输入输出
限制
1. 仅支持本地机器上的进程通信

HANDLE hReadPipe, hWritePipe;

SECURITY_ATTRIBUTES sa = { sizeof(sa), NULL, TRUE };

CreatePipe(&hReadPipe, &hWritePipe, &sa, 0);

// 子进程继承句柄（通过STARTUPINFO）

STARTUPINFO si = { sizeof(si) };

si.hStdOutput = hWritePipe;

si.dwFlags = STARTF_USESTDHANDLES;

CreateProcess(..., &si, ...);

// 服务器端（进程A）

HANDLE hPipe = CreateNamedPipe(

"\\\\.\\pipe\\MyPipe", // 管道名称

PIPE_ACCESS_DUPLEX, // 双向通信

PIPE_TYPE_MESSAGE | PIPE_WAIT, // 消息模式+阻塞

1, // 最大实例数

1024, 1024, 0, NULL); // 输入/输出缓冲区大小

ConnectNamedPipe(hPipe, NULL); // 等待客户端连接

char buffer[1024];

DWORD bytesRead;

ReadFile(hPipe, buffer, sizeof(buffer), &bytesRead, NULL); // 读取数据

// 客户端（进程B）

HANDLE hPipe = CreateFile(

"\\\\.\\pipe\\MyPipe", // 管道名称

GENERIC_READ | GENERIC_WRITE,

0, NULL, OPEN_EXISTING, 0, NULL);

WriteFile(hPipe, "Hello from B", 13, NULL, NULL); // 发送数据

命名管道（Named Pipes）

原理
1. 双向通信，支持多客户端连接和异步操作
特点
1. 支持跨网络通信（UNC路径）
2. 提供安全描述符控制访问权限
服务端

HANDLE hPipe = CreateNamedPipe(

L"\\\\.\\pipe\\MyPipe", // 管道名称

PIPE_ACCESS_DUPLEX, // 双向访问

PIPE_TYPE_MESSAGE | PIPE_READMODE_MESSAGE | PIPE_WAIT,

PIPE_UNLIMITED_INSTANCES, // 最大实例数

4096, 4096, // 输入/输出缓冲区大小

0, NULL); // 超时和安全属性

ConnectNamedPipe(hPipe, NULL); // 等待客户端连接

ReadFile(hPipe, buffer, sizeof(buffer), &bytesRead, NULL);

客户端

HANDLE hPipe = CreateFile(

L"\\\\.\\pipe\\MyPipe", // 管道名称

GENERIC_READ | GENERIC_WRITE,

0, NULL, OPEN_EXISTING, 0, NULL);

WriteFile(hPipe, data, size, &bytesWritten, NULL);

基于网络的IPC

套接字（Sockets）

原理
1. 使用TCP/UDP协议实现跨机器进程通信
优势
1. 跨平台兼容性（Windows/Linux/Mac）
2. 支持复杂网络拓扑（如NAT穿透）
示例技术：
1. 本地环回地址（127.0.0.1）用于本机进程通信
2. HTTP/WebSocket：适用于与Web应用交互

RPC（Remote Procedure Call）

原理
1. 通过IDL（接口定义语言）生成存根代码，实现远程函数调用
开发流程
1. 编写IDL文件定义接口
2. 使用MIDL编译器生成代理/存根代码
3. 服务器实现接口，客户端调用远程方法
特点
1. 支持自动数据类型封送（Marshaling）
2. 集成Windows安全模型（如Kerberos认证）

Windows相关
消息队列
信号量
互斥量
剪贴板
基于内存共享的IPC
文件映射
堆共享
基于消息传递的IPC
邮件槽（Mailslots）
WM_COPYDATA消息
基于管道（Pipes）的IPC
匿名管道（Anonymous Pipes）
命名管道（Named Pipes）
基于网络的IPC
套接字（Sockets）
RPC（Remote Procedure Call）

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Windows相关

消息队列

信号量

互斥量

剪贴板

基于内存共享的IPC

文件映射

堆共享

基于消息传递的IPC

邮件槽（Mailslots）

WM_COPYDATA消息

基于管道（Pipes）的IPC

匿名管道（Anonymous Pipes）

命名管道（Named Pipes）

基于网络的IPC

套接字（Sockets）

RPC（Remote Procedure Call）

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