Windows上CAtlFileMapping共享内存的使用以及内部机制

Posted 2020-09-21 jzdwajue

前言：

使用CEF载入网页。做JS与C++交互时。须要向主窗体发送一些消息来通知界面做对应的处理。可是，因为CEF使用chrome内核是多进程架构的。渲染引擎与主程序都不在同一个进程里面。因此。理所当然的就想到了使用共享内存了。为了更easy地使用，我们选择的是ATL里面封装的共享内存操作类：CAtlFileMapping。

CAtlFileMapping使用：

定义结构体，包括你所须要共享的数据，这里我们仅仅须要共享主窗体的句柄

//自己定义进程共享数据结构体
struct PROCESS_SHARE_DATA
{
	HWND	hMainWnd;
};

使用</span>VS自带GUID生成工具创建一个GUID，来唯一标识这块共享内存</p><p>const TCHAR szShareGuid[] = _T("4F836C8D-F55E-4D88-A0BF-9ACDC0A33B31");定义共享内存全局变量

extern CAtlFileMapping<PROCESS_SHARE_DATA> g_ShareData;

初始化这块共享内存，并给数据赋值

g_ShareData.MapSharedMem(sizeof(PROCESS_SHARE_DATA), szShareGuid);
((PROCESS_SHARE_DATA*)g_ShareData)->hMainWnd=pMainWnd->GetHWND();

好了。这样共享内存数据已经初始化完毕了。CEF进程在创建后也能够直接使用这个数据了。

打开共享内存，取出须要的数据

g_ShareData.OpenMapping(szShareGuid, sizeof(PROCESS_SHARE_DATA));
HWND hWnd = ((PROCESS_SHARE_DATA*)g_ShareData)->hMainWnd;

然后，把这块共享内存句柄关闭

g_ShareData.Unmap();

挺简单的吧。我们无需知道内部的API调用及实现，就能够轻松在多个进程间共享数据了。

可是。作为程序猿。我们应该知其然知其所以然。

那就进去看看实现吧，反正ATL的代码都能够看到。

内部实现：

首先是MapSharedMem，创建一块共享内存，

HRESULT MapSharedMem(</span>

		_In_ SIZE_T nMappingSize,
		_In_z_ LPCTSTR szName,
		_Out_opt_ BOOL* pbAlreadyExisted = NULL,
		_In_opt_ LPSECURITY_ATTRIBUTES lpsa = NULL,
		_In_ DWORD dwMappingProtection = PAGE_READWRITE,
		_In_ DWORD dwViewDesiredAccess = FILE_MAP_ALL_ACCESS) throw()
	{
		ATLASSUME(m_pData == NULL);
		ATLASSUME(m_hMapping == NULL);
		ATLASSERT(nMappingSize > 0);
		ATLASSERT(szName != NULL); // if you just want a regular chunk of memory, use a heap allocator

		m_nMappingSize = nMappingSize;

		ULARGE_INTEGER nSize;
		nSize.QuadPart = nMappingSize;
		m_hMapping = ::CreateFileMapping(INVALID_HANDLE_VALUE, lpsa, dwMappingProtection, nSize.HighPart, nSize.LowPart, szName);
		if (m_hMapping == NULL)
			return AtlHresultFromLastError();

		if (pbAlreadyExisted != NULL)
			*pbAlreadyExisted = (GetLastError() == ERROR_ALREADY_EXISTS);

		m_dwViewDesiredAccess = dwViewDesiredAccess;
		m_nOffset.QuadPart = 0;

		m_pData = ::MapViewOfFileEx(m_hMapping, m_dwViewDesiredAccess, m_nOffset.HighPart, m_nOffset.LowPart, m_nMappingSize, NULL);
		if (m_pData == NULL)
		{
			HRESULT hr;

			hr = AtlHresultFromLastError();
			::CloseHandle(m_hMapping);
			m_hMapping = NULL;
			return hr;
		}


		return S_OK;
	}

通过CreateFileMapping传入一个INVALID_HANDLE_VALUE创建一个与物理文件无关的内存映射。传入映射内存的大小。

然后调用MapViewOfFileEx将其映射到内存中。返回内存首地址m_pData，这是一个CAtlFileMappingBase的成员变量。

然后我们查看CAtlFileMapping的定义

template <typename T = char>
class CAtlFileMapping : 
	public CAtlFileMappingBase
{
public:
	operator T*() const throw()
	{
		return reinterpret_cast<T*>(GetData());
	}
};

派生自CAtlFileMappingBase，然后对*进行了重载。使用reinterpret_cast将内存映射地址转换成我们的数据结构的地址，这样我们就能够通过CAtlFileMapping指针来直接訪问我们定义的数据结构的数据了。

其它进程使用共享内存，再看OpenMapping函数的实现

HRESULT OpenMapping(
		_In_z_ LPCTSTR szName,
		_In_ SIZE_T nMappingSize,
		_In_ ULONGLONG nOffset = 0,
		_In_ DWORD dwViewDesiredAccess = FILE_MAP_ALL_ACCESS) throw()
	{
		ATLASSUME(m_pData == NULL);
		ATLASSUME(m_hMapping == NULL);
		ATLASSERT(szName != NULL); // if you just want a regular chunk of memory, use a heap allocator

		m_nMappingSize = nMappingSize;
		m_dwViewDesiredAccess = dwViewDesiredAccess;

		m_hMapping = ::OpenFileMapping(m_dwViewDesiredAccess, FALSE, szName);
		if (m_hMapping == NULL)
			return AtlHresultFromLastError();

		m_dwViewDesiredAccess = dwViewDesiredAccess;
		m_nOffset.QuadPart = nOffset;

		m_pData = ::MapViewOfFileEx(m_hMapping, m_dwViewDesiredAccess, m_nOffset.HighPart, m_nOffset.LowPart, m_nMappingSize, NULL);
		if (m_pData == NULL)
		{
			HRESULT hr;

			hr = AtlHresultFromLastError();
			::CloseHandle(m_hMapping);
			m_hMapping = NULL;
			return hr;
		}

		return S_OK;
	}

由于我们的共享内存创建时，使用了一个唯一的GUID标识，通过API OpenFileMapping来找到这个共享内存的内核对象，然后MapViewOfFileEx相同的将其映射到当前进程的内存空间里面，这样我们就能够訪问共享内存里面的数据了。

使用完毕后。内核对象都要释放掉。再看Unmap的实现代码

HRESULT Unmap() throw()
	{
		HRESULT hr = S_OK;

		if (m_pData != NULL)
		{
			if (!::UnmapViewOfFile(m_pData))
				hr = AtlHresultFromLastError();
			m_pData = NULL;
		}
		if (m_hMapping != NULL)
		{
			if (!::CloseHandle(m_hMapping) && SUCCEEDED(hr))
				hr = AtlHresultFromLastError();
			m_hMapping = NULL;
		}
		return hr;
	}

首先解除当前进程的内存映射，然后关闭映射内核对象的句柄。

总结：

使用CreateFileMapping创建一个唯一标识（GUID)的内存映射，MapViewOfFileEx将其映射到当前进程的内存空间。保存须要共享的数据到这块内存中去。

其它进程訪问共享内存时。OpenFileMapping通过唯一标识（GUID）获取这块共享内存的内核句柄，调用MapViewOfFileEx映射到自己的内存空间，然后就能够读取里面的数据了，使用完毕后使用UnmapViewOfFile解除映射。CloseHandle关闭内核对象句柄。

尽管使用CAtlFileMapping更加简单、方便。可是我们还是须要了解内存映射的机制的。