Windows 95進(jìn)程間數(shù)據(jù)通訊的實(shí)現(xiàn)技術(shù)
1、引言
在Windows程序中，各個(gè)進(jìn)程之間常常需要交換數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。WIN32 API提供了
許多函數(shù)使我們能夠方便高效的進(jìn)行進(jìn)程間的通訊，通過這些函數(shù)我們可以控制不同進(jìn)
程間的數(shù)據(jù)交換，就如同在WIN16中對(duì)本地進(jìn)程進(jìn)行讀寫操作一樣。
典型的WIN16兩進(jìn)程可以通過共享內(nèi)存來進(jìn)行數(shù)據(jù)交換：（1）進(jìn)程A將GlobalAlloc（GM
EM_SHARE...）API分配一定長度的內(nèi)存；（2）進(jìn)程A將GlobalAlloc函數(shù)返回的句柄傳遞
給進(jìn)程B（通過一個(gè)登錄消息）；（3）進(jìn)程B對(duì)這個(gè)句柄調(diào)用GlobalLock函數(shù)，并利用G
lobalLock函數(shù)返回的指針訪問數(shù)據(jù)。這種方法在WIN32中可能失敗，這是因?yàn)镚lobalLo
ck函數(shù)返回指向的是進(jìn)程A的內(nèi)存，由于進(jìn)程使用的是虛擬地址而非實(shí)際物理地址，因此
這一指針僅與A進(jìn)程有關(guān)，而于B進(jìn)程無關(guān)。
本文探討了幾種WIN32下進(jìn)程之間通訊的幾種實(shí)現(xiàn)方法，讀者可以使用不同的方法以達(dá)到
程序運(yùn)行高效可靠的目的。
2、Windows95中進(jìn)程的內(nèi)存空間管理
WIN32進(jìn)程間通訊與Windows95的內(nèi)存管理有密切關(guān)系，理解Windows95的內(nèi)存管理對(duì)我們
如下的程序設(shè)計(jì)將會(huì)有很大的幫助，下面我們討論以下Windows95中進(jìn)程的內(nèi)存空間管理
。
在WIN16下，所有Windows應(yīng)用程序共享單一地址，任何進(jìn)程都能夠?qū)@一空間中屬于共
享單一的地址空間，任何進(jìn)程都能夠?qū)@一空間中屬于其他進(jìn)程的內(nèi)存進(jìn)行讀寫操作，
甚至可以存取操作系統(tǒng)本身的數(shù)據(jù)，這樣就可能破壞其他程序的數(shù)據(jù)段代碼。
在WIN32下，每個(gè)進(jìn)程都有自己的地址空間，一個(gè)WIN32進(jìn)程不能存取另一個(gè)地址的私有
數(shù)據(jù)，兩個(gè)進(jìn)程可以用具有相同值的指針尋址，但所讀寫的只是它們各自的數(shù)據(jù)，這樣
就減少了進(jìn)程之間的相互干擾。另一方面，每個(gè)WIN32進(jìn)程擁有4GB的地址空間，但并不
代表它真正擁有4GB的實(shí)際物理內(nèi)存，而只是操作系統(tǒng)利用CPU的內(nèi)存分配功能提供的虛
擬地址空間。在一般情況下，絕大多數(shù)虛擬地址并沒有物理內(nèi)存于它對(duì)應(yīng)，在真正可以
使用這些地址空間之前，還要由操作系統(tǒng)提供實(shí)際的物理內(nèi)存（這個(gè)過程叫“提交”co
mmit）。在不同的情況下，系統(tǒng)提交的物理內(nèi)存是不同的，可能是RAM，也可能是硬盤模
擬的虛擬內(nèi)存。
3、WIN32中進(jìn)程間的通訊
在Windows 95中，為實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間平等的數(shù)據(jù)交換，用戶可以有如下幾種選擇：
* 使用內(nèi)存映射文件
* 通過共享內(nèi)存DLL共享內(nèi)存
* 向另一進(jìn)程發(fā)送WM_COPYDATA消息
* 調(diào)用ReadProcessMemory以及WriteProcessMemory函數(shù)，用戶可以發(fā)送由GlobalLock(
GMEM_SHARE,...)函數(shù)調(diào)用提取的句柄、GlobalLock函數(shù)返回的指針以及VirtualAlloc函
數(shù)返回的指針。
3.1、利用內(nèi)存映射文件實(shí)現(xiàn)WIN32進(jìn)程間的通訊
Windows95中的內(nèi)存映射文件的機(jī)制為我們高效地操作文件提供了一種途徑，它允許我們
在WIN32進(jìn)程中保留一段內(nèi)存區(qū)域，把目標(biāo)文件映射到這段虛擬內(nèi)存中。在程序?qū)崿F(xiàn)中必
須考慮各進(jìn)程之間的同步。具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：
首先我們?cè)诎l(fā)送數(shù)據(jù)的進(jìn)程中需要通過調(diào)用內(nèi)存映射API函數(shù)CreateFileMapping創(chuàng)建一
個(gè)有名的共享內(nèi)存：
HANDLE CreateFileMapping(
HANDLE hFile, // 映射文件的句柄，
//設(shè)為0xFFFFFFFF以創(chuàng)建一個(gè)進(jìn)程間共享的對(duì)象
LPSECURITY_ATTRIBUTES lpFileMappingAttributes, // 安全屬性
DWORD flProtect, // 保護(hù)方式
DWORD dwMaximumSizeHigh, //對(duì)象的大小
DWORD dwMaximumSizeLow,
LPCTSTR lpName // 必須為映射文件命名
);
與虛擬內(nèi)存類似，保護(hù)方式可以是PAGE_READONLY或是PAGE_READWRITE。如果多進(jìn)程都對(duì)
同一共享內(nèi)存進(jìn)行寫訪問，則必須保持相互間同步。映射文件還可以指定PAGE_WRITECO
PY標(biāo)志，可以保證其原始數(shù)據(jù)不會(huì)遭到破壞，同時(shí)允許其他進(jìn)程在必要時(shí)自由的操作數(shù)
據(jù)的拷貝。
在創(chuàng)建文件映射對(duì)象后使用可以調(diào)用MapViewOfFile函數(shù)映射到本進(jìn)程的地址空間內(nèi)。
下面說明創(chuàng)建一個(gè)名為MySharedMem的長度為4096字節(jié)的有名映射文件：
HANDLE hMySharedMapFile=CreateFileMapping((HANDLE)0xFFFFFFFF)，
NULL，PAGE_READWRITE，0，0x1000，"MySharedMem")；
并映射緩存區(qū)視圖：
LPSTR pszMySharedMapView=(LPSTR)MapViewOfFile(hMySharedMapFile，
FILE_MAP_READ|FILE_MAP_WRITE，0，0，0);
其他進(jìn)程訪問共享對(duì)象，需要獲得對(duì)象名并調(diào)用OpenFileMapping函數(shù)。
HANDLE hMySharedMapFile=OpenFileMapping(FILE_MAP_WRITE，
FALSE，"MySharedMem");
一旦其他進(jìn)程獲得映射對(duì)象的句柄，可以象創(chuàng)建進(jìn)程那樣調(diào)用MapViewOfFile函數(shù)來映射
對(duì)象視圖。用戶可以使用該對(duì)象視圖來進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫操作，以達(dá)到數(shù)據(jù)通訊的目的。
當(dāng)用戶進(jìn)程結(jié)束使用共享內(nèi)存后，調(diào)用UnmapViewOfFile函數(shù)以取消其地址空間內(nèi)的視圖
：
if (!UnmapViewOfFile(pszMySharedMapView))
{ AfxMessageBox("could not unmap view of file"); }
3.2、利用共享內(nèi)存DLL
共享數(shù)據(jù)DLL允許進(jìn)程以類似于Windows 3.1 DLL共享數(shù)據(jù)的方式訪問讀寫數(shù)據(jù)，多個(gè)進(jìn)
程都可以對(duì)該共享數(shù)據(jù)DLL進(jìn)行數(shù)據(jù)操作，達(dá)到共享數(shù)據(jù)的目的。在WIN32中為建立共享
內(nèi)存，必須執(zhí)行以下步驟：
首先創(chuàng)建一個(gè)有名的數(shù)據(jù)區(qū)。這在Visual C++中是使用data_seg pragma宏。使用data_
seg pragma宏必須注意數(shù)據(jù)的初始化：
#pragma data_seg("MYSEC")
char MySharedData[4096]={0};
#pragma data_seg()
然后在用戶的DEF文件中為有名的數(shù)據(jù)區(qū)設(shè)定共享屬性。
LIBRARY TEST
DATA READ WRITE
SECTIONS
.MYSEC READ WRITE SHARED
這樣每個(gè)附屬于DLL的進(jìn)程都將接受到屬于自己的數(shù)據(jù)拷貝，一個(gè)進(jìn)程的數(shù)據(jù)變化并不會(huì)
反映到其他進(jìn)程的數(shù)據(jù)中。
在DEF文件中適當(dāng)?shù)剌敵鰯?shù)據(jù)。以下的DEF文件項(xiàng)說明了如何以常數(shù)變量的形式輸出MySh
aredData。
EXPORTS
MySharedData CONSTANT
最后在應(yīng)用程序（進(jìn)程）按外部變量引用共享數(shù)據(jù)。
extern _export"C"{char * MySharedData[];}
進(jìn)程中使用該變量應(yīng)注意間接引用。
m_pStatic=(CEdit*)GetDlgItem(IDC_SHARED);
m_pStatic->GetLine(0,*MySharedData,80);
3.3、用于傳輸只讀數(shù)據(jù)的WM_COPYDATA
傳輸只讀數(shù)據(jù)可以使用Win32中的WM_COPYDATA消息。該消息的主要目的是允許在進(jìn)程間
傳遞只讀數(shù)據(jù)。Windows95在通過WM_COPYDATA消息傳遞期間，不提供繼承同步方式。SD
K文檔推薦用戶使用SendMessage函數(shù)，接受方在數(shù)據(jù)拷貝完成前不返回，這樣發(fā)送方就
不可能刪除和修改數(shù)據(jù)：
SendMessage(hwnd,WM_COPYDATA,wParam,lParam);
其中wParam設(shè)置為包含數(shù)據(jù)的窗口的句柄。lParam指向一個(gè)COPYDATASTRUCT的結(jié)構(gòu)：
typedef struct tagCOPYDATASTRUCT{
DWORD dwData;//用戶定義數(shù)據(jù)
DWORD cbData;//數(shù)據(jù)大小
PVOID lpData;//指向數(shù)據(jù)的指針
}COPYDATASTRUCT;
該結(jié)構(gòu)用來定義用戶數(shù)據(jù)。
3.4、直接調(diào)用ReadProcessMemory和WriteProcessMemory函數(shù)實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間通訊
通過調(diào)用ReadProcessMemory以及WriteProcessMemory函數(shù)用戶可以按類似與Windows3.
1的方法實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間通訊，在發(fā)送進(jìn)程中分配一塊內(nèi)存存放數(shù)據(jù)，可以調(diào)用GlobalAlloc
或者VirtualAlloc函數(shù)實(shí)現(xiàn)：
pApp->m_hGlobalHandle=GlobalAlloc(GMEM_SHARE,1024);
可以得到指針地址：
pApp->mpszGlobalHandlePtr=(LPSTR)GlobalLock
(pApp->m_hGlobalHandle);
在接收進(jìn)程中要用到用戶希望影響的進(jìn)程的打開句柄。為了讀寫另一進(jìn)程，應(yīng)按如下方
式調(diào)用OpenProcess函數(shù)：
HANDLE hTargetProcess=OpenProcess(
STANDARD_RIGHTS_REQUIRED|
PROCESS_VM_REDA|
PROCESS_VM_WRITE|
PROCESS_VM_OPERATION,//訪問權(quán)限
FALSE,//繼承關(guān)系
dwProcessID);//進(jìn)程ID
為保證OpenProcess函數(shù)調(diào)用成功，用戶所影響的進(jìn)程必須由上述標(biāo)志創(chuàng)建。
一旦用戶獲得一個(gè)進(jìn)程的有效句柄，就可以調(diào)用ReadProcessMemory函數(shù)讀取該進(jìn)程的內(nèi)
存：
BOOL ReadProcessMemory(
HANDLE hProcess, // 進(jìn)程指針
LPCVOID lpBaseAddress, // 數(shù)據(jù)塊的首地址
LPVOID lpBuffer, // 讀取數(shù)據(jù)所需緩沖區(qū)
DWORD cbRead, // 要讀取的字節(jié)數(shù)
LPDWORD lpNumberOfBytesRead
);
使用同樣的句柄也可以寫入該進(jìn)程的內(nèi)存：
BOOL WriteProcessMemory(
HANDLE hProcess, // 進(jìn)程指針
LPVOID lpBaseAddress, // 要寫入的首地址
LPVOID lpBuffer, // 緩沖區(qū)地址
DWORD cbWrite, // 要寫的字節(jié)數(shù)
LPDWORD lpNumberOfBytesWritten
);
如下所示是讀寫另一進(jìn)程的共享內(nèi)存中的數(shù)據(jù)：
ReadProcessMemory((HANDLE)hTargetProcess,
(LPSTR)lpsz,m_strGlobal.GetBuffer(_MAX_FIELD),
_MAX_FIELD,&cb);
WriteProcessMemory((HANDLE)hTargetProcess,
(LPSTR)lpsz,(LPSTR)STARS,
m_strGlobal.GetLength(),&cb);
4、進(jìn)程之間的消息發(fā)送與接收
在實(shí)際應(yīng)用中進(jìn)程之間需要發(fā)送和接收Windows消息來通知進(jìn)程間相互通訊，發(fā)送方發(fā)送
通訊的消息以通知接收方，接收方在收到發(fā)送方的消息后就可以對(duì)內(nèi)存進(jìn)行讀寫操作。
我們?cè)诔绦蛟O(shè)計(jì)中采用Windows注冊(cè)消息進(jìn)行消息傳遞，首先在發(fā)送進(jìn)程初始化過程中進(jìn)
行消息注冊(cè)：
m_nMsgMapped=::RegisterWindowsMessage("Mapped");
m_nMsgHandle=::RegisterWindowsMessage("Handle");
m_nMsgShared=::RegisterWindowsMessage("Shared");
在程序運(yùn)行中向接收進(jìn)程發(fā)送消息：
CWnd* pWndRecv=FindWindow(lpClassName,"Receive");
pWndRecv->SendMessage(m_MsgMapped,0,0);
pWndRecv->SendMessage(m_nMsgHandle,
(UINT)GetCurrentProcessID(),(LONG)pApp->m_hGlobalHandle);
pWndRecv->SendMessage(m_nMsgShared,0,0);
可以按如下方式發(fā)送WM_COPYDATA消息：
static COPYDATASTRUCT cds;//用戶存放數(shù)據(jù)
pWnd->SendMessage(WM_COPYDATA,NULL,(LONG)&cds);
接收方進(jìn)程初始化也必須進(jìn)行消息注冊(cè)：
UNIT CRecvApp:: m_nMsgMapped=::RegisterWindowsMessage("Mapped");
UNIT CRecvApp::m_nMsgHandle=::RegisterWindowsMessage("Handle");
UNIT CRecvApp::m_nMsgShared=::RegisterWindowsMessage("Shared");
同時(shí)映射消息函數(shù)如下：
ON_REGISTERED_MASSAGE(CRecvApp::m_nMsgMapped,OnRegMsgMapped)
ON_REGISTERED_MASSAGE(CRecvApp::m_nMsgHandle,OnRegMsgHandle)
ON_REGISTERED_MASSAGE(CRecvApp::m_nMsgShared,OnRegMsgShared)
在這些消息函數(shù)我們就可以采用上述技術(shù)實(shí)現(xiàn)接收進(jìn)程中數(shù)據(jù)的讀寫操作了。
5、結(jié)束語
從以上分析中我們可以看出Windows95的內(nèi)存管理與Windows 3.x相比有很多的不同，對(duì)
進(jìn)程之間的通訊有較為嚴(yán)格的限制。這就確保了任何故障程序無法意外地寫入用戶的地
址空間，而用戶則可根據(jù)實(shí)際情況靈活地進(jìn)行進(jìn)程間的數(shù)據(jù)通訊，從這一點(diǎn)上來講Wind
ows95增強(qiáng)應(yīng)用程序的強(qiáng)壯性。
參考文獻(xiàn)：
1、 David J.Kruglinski, Visual C++技術(shù)內(nèi)幕, 北京：清華大學(xué)出版社，1995.
2、 Microsoft Co. Visual C++ 5.0 On Line Help.