QT 使用共享内存 实现进程间通讯

QSharedMemory：如果两个进程运行在同一台机器上，且对性能要求非常高（如实时数据共享、图像渲染等），建议使用共享内存。

优点：
  • 高性能： 共享内存是进程间通信的最快方式之一，因为数据直接在内存中共享，不需要经过内核的系统调用或网络协议栈。
  • 低延迟： 由于数据直接在内存中传递，延迟非常低，适合需要高性能的场景（如实时数据处理、图像渲染等）。
  • 简单数据共享： 适合两个进程需要频繁访问相同数据的场景。

设计思路

  1. 共享内存区：用于存储数据。
  2. 互斥量：用于保护共享内存区，防止多个进程同时访问导致数据不一致。
  3. 信号量：用于通知对方有数据可用。

服务器实现

头文件

#ifndef SHAREDMEMORYSERVICE_H
#define SHAREDMEMORYSERVICE_H#include <QObject>
#include <QSharedMemory>
#include <QBuffer>
#include <QDataStream>
#include <QDebug>
#include <QThread>
#include <QSystemSemaphore>class SharedMemoryService : public QObject
{Q_OBJECT
public:explicit SharedMemoryService(QObject* parent = nullptr);~SharedMemoryService();// 向共享内存中写入数据bool writeToSharedMemory(const QByteArray& data);signals:// 当读取到共享内存中的数据时发出信号void signalRead(QBuffer& buffer);private slots:// 检查共享内存中的数据void checkSharedMemory();private:std::shared_ptr<QSharedMemory> m_sharedMemory; // 共享内存std::shared_ptr<QSystemSemaphore> m_semaphoreClient; // 信号量 - 客户端发送std::shared_ptr<QSystemSemaphore> m_semaphoreService; // 信号量- 服务器发送bool m_bCreate = false;                        // 是否创建成功bool m_bExit = false;                        // 是否退出QThread m_listenThread;                        // 监听线程
};#endif // SHAREDMEMORYSERVICE_H

cpp

#include "SharedMemoryService.h"SharedMemoryService::SharedMemoryService(QObject* parent): QObject(parent),m_sharedMemory(std::make_shared<QSharedMemory>("MySharedMemoryKey_XXX")),m_semaphoreClient(std::make_shared<QSystemSemaphore>("MySemaphoreKey_XXX", 0)),m_semaphoreService(std::make_shared<QSystemSemaphore>("MySemaphoreKey_XXX2", 0))
{// 创建共享内存，大小为1024字节if (!m_sharedMemory->create(1024)) {qDebug() << "无法创建共享内存:" << m_sharedMemory->errorString();return;}m_bCreate = true;// 移动监听线程到单独的线程中QObject::connect(&m_listenThread, &QThread::started, this, &SharedMemoryService::checkSharedMemory, Qt::DirectConnection);m_listenThread.start();
}SharedMemoryService::~SharedMemoryService()
{m_bExit = true;m_semaphoreClient->release(1);// 停止监听线程m_listenThread.quit();m_listenThread.wait();
}void SharedMemoryService::checkSharedMemory()
{if (!m_bCreate || !m_sharedMemory->isAttached())return;while (true){// 等待信号量if (m_semaphoreClient->acquire()) {if (m_bExit){break;}if (m_sharedMemory->lock()) {// 读取共享内存中的数据QBuffer buffer;buffer.setData((char*)m_sharedMemory->data(), m_sharedMemory->size());buffer.open(QIODevice::ReadOnly);// 如果共享内存中有数据，则发出信号if (buffer.size() > 0) {emit signalRead(buffer);// 清空共享内存内容memset(m_sharedMemory->data(), 0, m_sharedMemory->size());}// 解锁共享内存m_sharedMemory->unlock();}}}
}bool SharedMemoryService::writeToSharedMemory(const QByteArray& data)
{if (!m_bCreate || !m_sharedMemory->isAttached()){qDebug() << "共享内存未创建或未附加";return false;}if (m_sharedMemory->lock()) {// 将数据写入共享内存memcpy(m_sharedMemory->data(), data.data(), qMin(data.size(), m_sharedMemory->size()));// 释放锁m_sharedMemory->unlock();// 增加信号量计数，通知监听线程有数据可用m_semaphoreService->release(1);return true;}qDebug() << "无法锁定共享内存";return false;
}

调用


/// 创建共享内存
void MainWindow::slotCrateBtn()
{if (m_service){return;}ui->btnCreate->setEnabled(false);m_service = new SharedMemoryService();// 连接信号槽，监听共享内存中的数据QObject::connect(m_service, &SharedMemoryService::signalRead, this, &MainWindow::slotRecv, Qt::DirectConnection);
}/// 发送内容
void MainWindow::slotSendBtn()
{if (m_service == nullptr){return;}    // 向共享内存中写入数据QByteArray data = ui->textEditSend->toPlainText().toLocal8Bit();if (m_service->writeToSharedMemory(data)){qDebug() << "数据已成功写入共享内存";}else{qDebug() << "写入共享内存失败";}
}/// 收到数据
void MainWindow::slotRecv(QBuffer& buffer)
{QString text = buffer.data();if (text.isEmpty()){return;}qDebug() << "接收到共享内存中的数据:" << text;ui->textEdit->append(text);
}

客户端实现

头文件

#ifndef SHAREDMEMORYCLIENT_H
#define SHAREDMEMORYCLIENT_H#include <QObject>
#include <QSharedMemory>
#include <QBuffer>
#include <QDataStream>
#include <QDebug>
#include <QThread>
#include <QSystemSemaphore>#include <cstdio>
#include <iostream>
#include <list>
#include <memory>
#include <string>class SharedMemoryClient : public QObject
{Q_OBJECT
public:explicit SharedMemoryClient(QObject* parent = nullptr);~SharedMemoryClient();// 向共享内存中写入数据bool writeToSharedMemory(const QByteArray& data);signals:// 当读取到共享内存中的数据时发出信号void signalRead(QBuffer& buffer);private slots:// 处理共享内存中的数据void processSharedMemory();private:std::shared_ptr<QSharedMemory> m_sharedMemory; // 共享内存std::shared_ptr<QSystemSemaphore> m_semaphoreClient; // 信号量 - 客户端发送std::shared_ptr<QSystemSemaphore> m_semaphoreService; // 信号量- 服务器发送bool m_bCreate = false;                        // 是否创建成功bool m_bExit = false;                        // 是否退出QThread m_listenThread;                        // 监听线程
};#endif // SHAREDMEMORYCLIENT_H

cpp

#include "SharedMemoryClient.h"SharedMemoryClient::SharedMemoryClient(QObject* parent): QObject(parent), m_sharedMemory(std::make_shared<QSharedMemory>("MySharedMemoryKey_XXX")),m_semaphoreClient(std::make_shared<QSystemSemaphore>("MySemaphoreKey_XXX", 0)),m_semaphoreService(std::make_shared<QSystemSemaphore>("MySemaphoreKey_XXX2", 0))
{if (!m_sharedMemory->attach()) {qDebug() << "无法附加到共享内存:" << m_sharedMemory->errorString();return;}m_bCreate = true;// 将处理方法移动到监听线程中moveToThread(&m_listenThread);connect(&m_listenThread, &QThread::started, this, &SharedMemoryClient::processSharedMemory, Qt::DirectConnection);// 启动监听线程m_listenThread.start();
}SharedMemoryClient::~SharedMemoryClient()
{m_bExit = true;m_semaphoreService->release(1);// 停止监听线程m_listenThread.quit();m_listenThread.wait();
}void SharedMemoryClient::processSharedMemory()
{while (true) {if (m_semaphoreService->acquire()){if (m_bExit){break;}if (!m_bCreate || !m_sharedMemory->isAttached())continue;// 锁定共享内存if (m_sharedMemory->lock()){// 检查共享内存是否有数据QBuffer buffer;buffer.setData((char*)m_sharedMemory->data(), m_sharedMemory->size());buffer.open(QIODevice::ReadOnly);// 如果共享内存中有数据，则发出信号if (buffer.size() > 0){emit signalRead(buffer);// 清空共享内存内容memset(m_sharedMemory->data(), 0, m_sharedMemory->size());}// 解锁共享内存m_sharedMemory->unlock();}}}
}bool SharedMemoryClient::writeToSharedMemory(const QByteArray& data)
{if (!m_bCreate || !m_sharedMemory->isAttached()){qDebug() << "共享内存未创建或未附加";return false;}// 锁定共享内存if (m_sharedMemory->lock()){// 将数据写入共享内存memcpy(m_sharedMemory->data(), data.data(), qMin(data.size(), m_sharedMemory->size()));// 解锁共享内存m_sharedMemory->unlock();// 释放信号量，通知监听线程m_semaphoreClient->release(1);return true;}qDebug() << "无法锁定共享内存";return false;
}

调用


/// 连接共享内存
void MainWindow::slotCrateBtn()
{if (m_client){return;}ui->btnCreate->setEnabled(false);m_client = new SharedMemoryClient();// 连接信号槽，监听共享内存中的数据QObject::connect(m_client, &SharedMemoryClient::signalRead, this, &MainWindow::slotRecv, Qt::DirectConnection);}/// 发送内容
void MainWindow::slotSendBtn()
{if (m_client == nullptr){return;}// 向共享内存中写入数据QByteArray data = ui->textEditSend->toPlainText().toLocal8Bit();if (m_client->writeToSharedMemory(data)){qDebug() << "数据已成功写入共享内存";}else{qDebug() << "写入共享内存失败";}
}
/// 收到数据
void MainWindow::slotRecv(QBuffer& buffer)
{QString text = buffer.data();if (text.isEmpty()){return;}qDebug() << "接收到共享内存中的数据:" << text;ui->textEdit->append(text);
}

运行效果：

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