Qt之进程间通信（共享内存）

简述

上一节中，我们分享下如何利用Windows消息机制来进行不同进程间的通信。但是有很多局限性，比如：不能跨平台，而且必须两个进程同时存在才可以，要么进程A发了消息谁接收呢？

下面我们来分享另外一种跨平台的进行间通信的方式-Shared Memory（共享内存）。

Qt提供的基于共享内存的IPC有QSharedMemory类和QSystemSemaphore类，QSharedMemory可以访问共享内存区域，以及多线程和进程的共享内存区域。而QSystemSemaphore类用于访问系统共享资源，以实现独立进程间的通信。

QSharedMemory

QSharedMemory读写内存时，可以使用lock()实现同步。因此，如果同步完成，必须使用unlock()为共享内存区域解锁。

QSharedMemory可以使用attach()访问共享内存。可以通过指定参数来设置共享内存的访问模式。如果使用的是QSharedMemory::ReadOnly模式，则只能通过只读模式访问共享内存。反之，使用QSharedMemory::ReadWrite模式则可以通过读写模式访问共享内存。

QSharedMemory拥有进程并提供可以返回共享内存区域指针的成员函数。在共享内存区域，成员函数constData()可以通过void类型返回进程正在使用的内存区域指针。创建共享时，QSharedMemory可以以字节为单位分配共享内存区域，还可以通过第二个参数设置函数attach()提供的模式。

QSharedMemory可以设置特定共享内存的固定键。函数setNativeKey()可以设置共享内存对象的键，该函数使用从属平台的共享内存的键进行相关设置。相反，使用函数setKey()可以设置与独立与平台的键。函数setKey()创建与平台本地键（Native Key）映射的键。

QSystemSemaphore

QSystemSemaphore可以提供普通系统的信号量。信号量使用互斥体，而互斥体只可以使用1次锁定（Block）。因此，QSemaphore类不能对有效资源使用多线程，而QSystemSemaphore类可以再多进程或多线程中实现。

QSystemSemaphore与QSemaphore类不同，可以访问多进程。这表示QSystemSemaphore是一个重量级的类。因此，使用单一线程或进程时，建议使用QSemaphore。获得资源前，成员函数acquire()始终阻塞。函数release()用于释放资源，且该函数可以设置参数。该函数的参数>1时，释放资源。

注意事项

初始化QSharedMemory时，必须指定一个唯一的标识Key，进程的Key必须保持一致。可以使用setKey来设置。

加载进内存

说明

进程A-写

分为下面几步：

1. 检测该进程是否连接到共享内存段，如果连接，则将该进程与共享内存段分离。
2. 从系统足够大的内存中得到一个新的共享内存段。
3. 锁定该共享内存段，以阻止第二个对话框进程访问，将缓冲区中的图片复制进共享内存段。
4. 将共享内存段解锁，然后第二个对话框进程就可以访问了。

实现

void Dialog::loadFromFile()
{
    if (sharedMemory.isAttached())
    {
        // 将该进程与共享内存段分离
        if (!sharedMemory.detach())
            qDebug() << "Unable to detach from shared memory.";
    }

    QString fileName = QFileDialog::getOpenFileName(0, QString(), QString(),
                                        tr("Images (*.png *.xpm *.jpg)"));
    QImage image;
    if (!image.load(fileName))
    {
        qDebug() << "Selected file is not an image, please select another.";
        return;
    }

    // 将数据加载到共享内存中
    QBuffer buffer;
    buffer.open(QBuffer::ReadWrite);
    QDataStream out(&buffer);
    out << image;
    int size = buffer.size();

    // 创建共享内存段
    if (!sharedMemory.create(size))
    {
        qDebug() << sharedMemory.errorString() << "\n Unable to create shared memory segment.";
        return;
    }
    sharedMemory.lock();
    char *to = (char*)sharedMemory.data();
    const char *from = buffer.data().data();
    memcpy(to, from, qMin(sharedMemory.size(), size));
    sharedMemory.unlock();
}

从内存中读取

说明

进程B-读

分为下面几步：

1. 将该进程与进程A创建的共享内存段绑定
2. 锁定共享内存段，复制数据到缓冲区，然后写入到QImage中。
3. 将共享内存段解锁，然后将该进程与共享内存段分离。

实现

void MainWindow::loadFromMemory()
{
    // 将共享内存与该进程绑定
    if (!sharedMemory.attach())
    {
        qDebug() << "Unable to attach to shared memory segment.";
        return;
    }

    // 从共享内存中读取数据
    QBuffer buffer;
    QDataStream in(&buffer);
    QImage image;

    sharedMemory.lock();
    buffer.setData((char*)sharedMemory.constData(), sharedMemory.size());
    buffer.open(QBuffer::ReadOnly);
    in >> image;
    sharedMemory.unlock();

    sharedMemory.detach();
    m_pLabel->setPixmap(QPixmap::fromImage(image));
}

更多参考

• Qt之进程间通信（IPC）
• Qt之进程间通信（Windows消息）
• Qt之进程间通信（QProcess）
• Qt之进程间通信（TCP/IP）