c++怎么创建一个跨平台的共享内存区域_C++中跨进程共享内存的实现方式

使用内存映射文件可实现C++跨平台共享内存，Windows通过CreateFileMapping和MapViewOfFile，POSIX系统用shm_open与mmap，配合条件编译封装统一接口。示例代码展示创建、映射及访问共享内存区域，支持多进程数据共享。需注意名称唯一性、资源清理与同步机制。推荐使用Boost.Interprocess库简化开发，其提供跨平台抽象并集成同步原语，提升稳定性和开发效率。

在C++中实现跨平台的共享内存区域，关键在于使用可移植的API。由于不同操作系统对共享内存的支持方式不同（如Windows用映射文件，Linux/Unix用POSIX或System V），直接调用系统API会导致代码不可移植。推荐使用封装良好的跨平台机制，比如基于文件映射的内存映射方式，并借助条件编译或抽象接口统一操作。

使用内存映射文件（Memory-Mapped Files）

内存映射是实现跨平台共享内存最常用的方法。它将一个文件或共享对象映射到多个进程的地址空间，实现数据共享。

原理： 创建一个命名的共享内存区域（通常通过一个临时文件或操作系统支持的匿名共享对象），然后多个进程映射同一块区域进行读写。

Windows 和 POSIX 的兼容实现示例：

#include <string>
#include <cstdint>
#ifdef _WIN32
    #include <windows.h>
#else
    #include <sys/mman.h>
    #include <sys/stat.h>
    #include <fcntl.h>
    #include <unistd.h>
    #include <errno.h>
#endif

class SharedMemory {
public:
    SharedMemory(const std::string& name, size_t size) : m_name(name), m_size(size), m_handle(nullptr), m_ptr(nullptr) {
        open();
    }

    ~SharedMemory() {
        close();
    }

    void* data() const { return m_ptr; }
    bool is_valid() const { return m_ptr != nullptr; }

private:
    void open() {
#ifdef _WIN32
        // Windows: 使用 CreateFileMapping 和 MapViewOfFile
        HANDLE hMapFile = CreateFileMappingA(
            INVALID_HANDLE_VALUE,    // 使用分页文件，而非磁盘文件
            nullptr,
            PAGE_READWRITE,
            0,
            static_cast<DWORD>(m_size),
            m_name.c_str()
        );

        if (hMapFile == nullptr) return;

        m_handle = hMapFile;
        m_ptr = MapViewOfFile(hMapFile, FILE_MAP_ALL_ACCESS, 0, 0, m_size);
#else
        // POSIX: 使用 shm_open + mmap
        int fd = shm_open(m_name.c_str(), O_CREAT | O_RDWR, 0666);
        if (fd == -1) return;

        // 设置共享内存大小
        if (ftruncate(fd, m_size) == -1) {
            close(fd);
            return;
        }

        void* ptr = mmap(nullptr, m_size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
        if (ptr == MAP_FAILED) {
            close(fd);
            return;
        }

        m_handle = reinterpret_cast<void*>(static_cast<intptr_t>(fd));
        m_ptr = ptr;
#endif
    }

    void close() {
        if (m_ptr) {
#ifdef _WIN32
            UnmapViewOfFile(m_ptr);
            CloseHandle(static_cast<HANDLE>(m_handle));
#else
            munmap(m_ptr, m_size);
            int fd = static_cast<int>(reinterpret_cast<intptr_t>(m_handle));
            close(fd);
            shm_unlink(m_name.c_str()); // 可选：删除共享内存对象
#endif
            m_ptr = nullptr;
            m_handle = nullptr;
        }
    }

private:
    std::string m_name;
    size_t m_size;
    void* m_handle;
    void* m_ptr;
};

使用示例

两个进程可以使用相同的名称访问同一块共享内存。

Hugging Face AI开源社区

int main() {
    SharedMemory shm("my_shared_memory", 4096);

    if (!shm.is_valid()) {
        // 处理错误
        return 1;
    }

    // 写入数据
    char* data = static_cast<char*>(shm.data());
    std::strcpy(data, "Hello from process!");

    // 其他进程可读取该数据
    return 0;
}

注意事项与建议

• 共享内存不提供同步机制，需配合互斥锁（如命名信号量或mutex）防止竞态条件。
• 命名冲突：确保共享内存名称在系统范围内唯一，建议加前缀或UUID。
• 资源清理：进程异常退出可能导致共享内存残留，应确保调用shm_unlink或关闭句柄。
• 权限设置：POSIX共享内存注意shm_open的mode参数，避免权限不足。
• 性能：内存映射适合大块数据共享，小数据可考虑管道或消息队列。

更高级选择：Boost.Interprocess

若项目允许使用第三方库，Boost.Interprocess 提供了完整的跨平台共享内存封装，极大简化开发。

示例：

<p>Boost方案自动处理平台差异，支持同步原语，是生产环境推荐做法。</p>

基本上就这些。手动实现可用内存映射，追求稳定和效率建议上Boost。

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