Boost.Interprocess通过shared_memory_object和mapped_region实现共享内存创建与映射,利用managed_shared_memory在共享内存中构造STL容器等复杂对象,并借助named_mutex与named_condition实现进程同步,确保多进程安全访问;示例展示两进程通过命名共享内存交换vector数据,需注意资源清理与命名一致性。

c++中实现进程间共享内存通信,Boost.Interprocess 是一个高效、跨平台的解决方案。它封装了底层系统调用,提供了一套简洁的 C++ 接口,让开发者可以方便地在多个进程之间共享数据。下面介绍如何使用 Boost.Interprocess 实现共享内存通信。
创建和映射共享内存
使用 shared_memory_object 类来创建或打开一块共享内存区域。新创建的共享内存需要指定名称和访问权限。
接着通过 mapped_region 将共享内存映射到当前进程的地址空间,这样就可以像操作普通内存一样读写数据。
- 使用
shared_memory_object::remove("name")清理旧的共享内存(推荐在创建前调用) - 构造
shared_memory_object时传入名称、创建模式(create_only / open_only / open_or_create)和访问权限 - 用
mapped_region映射整个区域,获取可读写的内存指针
在共享内存中构造对象
原始内存无法直接存放复杂对象(如 String、vector),需要用 Boost 提供的 managed_shared_memory 或结合 constructors 在共享内存中构造 C++ 对象。
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Boost.Interprocess 提供了 allocator 和 container 的共享版本,例如 shmem_allocator、vector<t shmem_allocator>></t>,支持在共享内存中使用 STL 容器。
-
managed_shared_memory自动管理内存分配与对象生命周期 - 使用
find_or_construct<t>("name")</t>创建命名对象,多个进程可通过名字访问同一实例 - 自定义结构体需确保为“可平凡复制”(trivially copyable),避免包含指针或虚函数
同步机制:避免数据竞争
多个进程同时访问共享内存容易引发数据竞争,必须引入同步机制。Boost.Interprocess 提供了 named_mutex 和 named_condition,支持跨进程互斥与等待通知。
典型流程是:加锁 → 访问共享数据 → 解锁。条件变量可用于实现生产者-消费者模型。
- 使用
named_mutex保证同一时间只有一个进程修改数据 - 配合
scoped_lock管理锁的生命周期,避免死锁 - 通过
named_condition实现进程间等待与唤醒
完整示例:两个进程共享一个 vector
进程 A 创建共享内存并初始化 vector,进程 B 打开同一块内存并追加数据。
// 进程 A:创建者 #include <boost/interprocess/managed_shared_memory.hpp> #include <boost/interprocess/containers/vector.hpp> #include <boost/interprocess/allocators/allocator.hpp> using namespace boost::interprocess; typedef allocator<int, managed_shared_memory::segment_manager> ShmemAllocator; typedef vector<int, ShmemAllocator> MyVector; int main() { shared_memory_object::remove("MySharedMemory"); managed_shared_memory segment(create_only, "MySharedMemory", 65536); ShmemAllocator alloc_inst(segment.get_segment_manager()); MyVector *myvec = segment.construct<MyVector>("MyVector")(alloc_inst); myvec->push_back(1); myvec->push_back(2); std::getchar(); // 等待进程 B return 0; }
// 进程 B:访问者 int main() { managed_shared_memory segment(open_only, "MySharedMemory"); MyVector *myvec = segment.find<MyVector>("MyVector").first; myvec->push_back(3); for (auto i : *myvec) std::cout << i << " "; shared_memory_object::remove("MySharedMemory"); return 0; }
基本上就这些。只要注意内存管理、对象构造方式和同步机制,Boost.Interprocess 能稳定高效地实现 C++ 进程间通信。不复杂但容易忽略细节,比如清理资源和跨进程命名一致性。