c++共享内存

秋田君

219人浏览 · 2026-06-30 09:23:53

秋田君 · 2026-06-30 09:23:53 发布

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c++共享内存

c++共享内存

什么是共享内存

共享内存是进程间通信(IPC)的一种方式，允许多个进程访问同一块内存区域，实现数据共享，它是所有IPC方式中速度最快的，因为数据不需要在进程间拷贝。

API	作用
`CreateFileMapping`	创建/打开一个文件映射对象（共享内存）
`OpenFileMapping`	打开一个已存在的文件映射对象
`MapViewOfFile`	将文件映射对象映射到当前进程的地址空间
`UnmapViewOfFile`	取消映射
`CloseHandle`	关闭句柄

完整示例：

服务端

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
#include <Windows.h>
using namespace std;

#define BUF_SIZE 1024

int main() {
    char szBuffer[] = "哈哈哈，C++共享内存实战";

    // 1. 创建共享内存对象（-1 表示使用系统分页文件，不关联实际文件）
    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,                     // 高32位大小
        BUF_SIZE,              // 低32位大小
        L"LSEDU"               // 共享内存名称
    );

    if (hMapFile == NULL) {
        cout << "创建共享内存失败，错误码：" << GetLastError() << endl;
        return 1;
    }

    // 2. 映射到当前进程地址空间
    LPVOID lpBase = MapViewOfFile(
        hMapFile,
        FILE_MAP_ALL_ACCESS,
        0, 0, BUF_SIZE
    );

    if (lpBase == NULL) {
        cout << "映射失败，错误码：" << GetLastError() << endl;
        CloseHandle(hMapFile);
        return 1;
    }

    // 3. 写入数据
    strcpy((char*)lpBase, szBuffer);
    cout << "【服务器】已写入数据：" << (char*)lpBase << endl;

    // 4. 等待客户端读取（按任意键退出）
    cout << "按任意键退出..." << endl;
    cin.get();

    // 5. 清理资源
    UnmapViewOfFile(lpBase);
    CloseHandle(hMapFile);

    return 0;
}

客户端

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
#include <Windows.h>
using namespace std;

#define BUF_SIZE 1024

int main() {
    // 1. 打开已存在的共享内存对象
    HANDLE hMapFile = OpenFileMapping(
        FILE_MAP_ALL_ACCESS,  // 读写权限
        FALSE,                // 不继承句柄
        L"LSEDU"              // 共享内存名称（必须与服务器端一致）
    );

    if (hMapFile == NULL) {
        cout << "打开共享内存失败，错误码：" << GetLastError() << endl;
        return 1;
    }

    // 2. 映射到当前进程地址空间
    LPVOID lpBase = MapViewOfFile(
        hMapFile,
        FILE_MAP_ALL_ACCESS,
        0, 0, BUF_SIZE
    );

    if (lpBase == NULL) {
        cout << "映射失败，错误码：" << GetLastError() << endl;
        CloseHandle(hMapFile);
        return 1;
    }

    // 3. 读取数据
    char szBuffer[BUF_SIZE] = { 0 };
    strcpy(szBuffer, (char*)lpBase);
    cout << "【客户端】读取到数据：" << szBuffer << endl;

    // 4. 清理资源
    UnmapViewOfFile(lpBase);
    CloseHandle(hMapFile);

    return 0;
}

运行结果

先运行服务端的文件保持不退出，后运行客户端的文件，即可看到如下读取数据
c++共享内存

关键注意事项

名称必须一致：CreateFileMapping 和 OpenFileMapping 使用的名称必须完全相同（包括大小写）
先创建后打开：服务器端必须先创建共享内存，客户端才能打开
生命周期管理：共享内存对象的生命周期与最后一个关闭句柄的进程相关，所有进程都关闭后才会被系统销毁
同步问题：共享内存本身不提供同步机制，多个进程同时读写时需要配合互斥量（Mutex）、事件（Event）等同步手段，否则会出现数据竞争

互斥量同步

如果客户端需要在服务器写入完成后再读取，可以用互斥量来同步：

服务端（创建共享内存 + 写入数据 + 互斥量同步）

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
#include <Windows.h>
using namespace std;

#define BUF_SIZE 1024  // 共享内存缓冲区大小

int main() {
    // 要写入共享内存的数据
    char szBuffer[] = "哈哈哈，C++共享内存实战";

    // ==================== 第一步：创建共享内存对象 ====================
    // CreateFileMapping 参数说明：
    // - INVALID_HANDLE_VALUE: 表示不关联实际文件，使用系统分页文件（纯内存共享）
    // - NULL: 默认安全属性，子进程不可继承
    // - PAGE_READWRITE: 内存页保护属性，允许读写
    // - 0: 共享内存大小的高32位（BUF_SIZE 较小，高32位为0）
    // - BUF_SIZE: 共享内存大小的低32位
    // - L"LSEDU": 共享内存对象的名称（全局唯一标识，客户端通过此名称打开）
    HANDLE hMapFile = CreateFileMapping(
        INVALID_HANDLE_VALUE,
        NULL,
        PAGE_READWRITE,
        0,
        BUF_SIZE,
        L"LSEDU"
    );

    // 创建失败则输出错误码并退出
    if (hMapFile == NULL) {
        cout << "创建共享内存失败，错误码：" << GetLastError() << endl;
        return 1;
    }

    // ==================== 第二步：将共享内存映射到当前进程地址空间 ====================
    // MapViewOfFile 参数说明：
    // - hMapFile: 文件映射对象句柄
    // - FILE_MAP_ALL_ACCESS: 访问权限，允许读写
    // - 0, 0: 文件映射的偏移量（高32位和低32位），从开头映射
    // - BUF_SIZE: 要映射的字节数
    // 返回值：映射成功后返回指向共享内存的指针
    LPVOID lpBase = MapViewOfFile(
        hMapFile,
        FILE_MAP_ALL_ACCESS,
        0, 0, BUF_SIZE
    );

    if (lpBase == NULL) {
        cout << "映射失败，错误码：" << GetLastError() << endl;
        CloseHandle(hMapFile);  // 清理已创建的对象
        return 1;
    }

    // ==================== 第三步：创建互斥量（用于进程间同步） ====================
    // CreateMutex 参数说明：
    // - NULL: 默认安全属性
    // - TRUE: 初始状态为"已拥有"（即创建者拥有互斥量），客户端打开后会阻塞等待
    // - L"DataReadyMutex": 互斥量名称（全局唯一标识）
    HANDLE hMutex = CreateMutex(NULL, TRUE, L"DataReadyMutex");

    if (hMutex == NULL) {
        cout << "创建互斥量失败，错误码：" << GetLastError() << endl;
        UnmapViewOfFile(lpBase);
        CloseHandle(hMapFile);
        return 1;
    }

    // ==================== 第四步：向共享内存写入数据 ====================
    // 将数据拷贝到共享内存区域（lpBase 指向共享内存的起始地址）
    strcpy((char*)lpBase, szBuffer);
    cout << "【服务器】已写入数据：" << (char*)lpBase << endl;

    // ==================== 第五步：释放互斥量，通知客户端 ====================
    // ReleaseMutex 将互斥量状态从"已拥有"改为"未拥有"
    // 此时正在等待该互斥量的客户端会被唤醒，继续执行
    ReleaseMutex(hMutex);
    cout << "【服务器】已释放互斥量，通知客户端可以读取" << endl;

    // ==================== 第六步：等待用户操作后退出 ====================
    cout << "按任意键退出..." << endl;
    cin.get();

    // ==================== 第七步：清理资源（按创建的逆序释放） ====================
    CloseHandle(hMutex);           // 关闭互斥量句柄
    UnmapViewOfFile(lpBase);       // 取消内存映射
    CloseHandle(hMapFile);         // 关闭文件映射对象句柄

    return 0;
}

客户端（打开共享内存 + 读取数据 + 互斥量同步）

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
#include <Windows.h>
using namespace std;

#define BUF_SIZE 1024  // 共享内存缓冲区大小（需与服务器端一致）

int main() {
    // ==================== 第一步：打开已存在的共享内存对象 ====================
    // OpenFileMapping 参数说明：
    // - FILE_MAP_ALL_ACCESS: 请求的访问权限（读写）
    // - FALSE: 句柄不可被子进程继承
    // - L"LSEDU": 共享内存名称（必须与服务器端 CreateFileMapping 中的名称完全一致）
    HANDLE hMapFile = OpenFileMapping(
        FILE_MAP_ALL_ACCESS,
        FALSE,
        L"LSEDU"
    );

    // 打开失败（通常是因为服务器端未运行或已退出）
    if (hMapFile == NULL) {
        cout << "打开共享内存失败，错误码：" << GetLastError() << endl;
        return 1;
    }

    // ==================== 第二步：将共享内存映射到当前进程地址空间 ====================
    LPVOID lpBase = MapViewOfFile(
        hMapFile,
        FILE_MAP_ALL_ACCESS,
        0, 0, BUF_SIZE
    );

    if (lpBase == NULL) {
        cout << "映射失败，错误码：" << GetLastError() << endl;
        CloseHandle(hMapFile);
        return 1;
    }

    // ==================== 第三步：打开互斥量 ====================
    // OpenMutex 参数说明：
    // - SYNCHRONIZE: 请求同步访问权限（只需等待/释放，不需要修改互斥量）
    // - FALSE: 句柄不可继承
    // - L"DataReadyMutex": 互斥量名称（必须与服务器端 CreateMutex 中的名称一致）
    HANDLE hMutex = OpenMutex(SYNCHRONIZE, FALSE, L"DataReadyMutex");

    if (hMutex == NULL) {
        cout << "打开互斥量失败，错误码：" << GetLastError() << endl;
        UnmapViewOfFile(lpBase);
        CloseHandle(hMapFile);
        return 1;
    }

    // ==================== 第四步：等待服务器端通知 ====================
    // WaitForSingleObject 会阻塞当前线程，直到：
    // - 互斥量变为"未拥有"状态（服务器端调用了 ReleaseMutex）
    // - 或者超时（INFINITE 表示永不超时）
    cout << "【客户端】正在等待服务器端数据..." << endl;
    WaitForSingleObject(hMutex, INFINITE);
    cout << "【客户端】收到通知，开始读取数据" << endl;

    // ==================== 第五步：从共享内存读取数据 ====================
    char szBuffer[BUF_SIZE] = { 0 };  // 初始化为全0
    strcpy(szBuffer, (char*)lpBase);  // 从共享内存拷贝数据到本地缓冲区
    cout << "【客户端】读取到数据：" << szBuffer << endl;

    // ==================== 第六步：清理资源（按创建的逆序释放） ====================
    CloseHandle(hMutex);           // 关闭互斥量句柄
    UnmapViewOfFile(lpBase);       // 取消内存映射
    CloseHandle(hMapFile);         // 关闭文件映射对象句柄

    return 0;
}

c++共享内存

概念	说明
`INVALID_HANDLE_VALUE`	表示不关联实际磁盘文件，使用系统分页文件实现纯内存共享
`CreateFileMapping` vs `OpenFileMapping`	前者创建，后者打开；名称必须完全一致
`MapViewOfFile`	将共享内存"映射"到进程自己的地址空间，返回一个指针，之后就像操作普通内存一样
`CreateMutex(..., TRUE, ...)`	第二个参数 `TRUE` 表示创建者立即拥有互斥量，其他人打开后会阻塞
`ReleaseMutex`	释放互斥量，唤醒等待者
`WaitForSingleObject(..., INFINITE)`	无限等待，直到被唤醒
资源释放顺序	建议按创建的逆序释放：先关互斥量 → 取消映射 → 关文件映射

总结

使用共享内存的核心原则

适合本机进程间大量、高频的数据交换
必须配合同步机制（互斥量、事件、信号量等），否则会出现数据竞争
不适合跨机器通信，跨机器场景用 Socket 或 RPC
注意生命周期管理，避免进程异常退出导致共享内存"泄漏"

概括一句话

只要是在同一台机器上，多个进程需要频繁交换大量数据，共享内存就是最优选择。

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