常见的进程间通信方法
常见的进程间通信方法有：
- 管道（Pipe）
- 消息队列
- 共享内存
- 信号量
- 套接字
下面，我们将详细介绍消息队列的原理以及具体实现。
什么是消息队列？
Windows操作系统使用消息机制来促进应用程序与操作系统之间的通信。每当发生事件（如键盘按键、鼠标移动或系统事件）时，操作系统都会生成相应的消息。这些消息被发送到一个特定的消息队列中，随后由应用程序的消息循环处理。
消息队列
每个创建了窗口的线程都拥有一个消息队列，用于存储等待处理的消息。这些消息包括用户动作（如鼠标点击、键盘操作）和系统通知（如窗口重绘请求、系统关闭通知）。
消息循环
线程通过一个循环机制，称为消息循环或消息泵，从其消息队列中检索消息。消息循环的基本操作包括：
- 检索消息：使用
GetMessage或PeekMessage。 - 翻译消息：
TranslateMessage转换键盘输入。 - 分发消息：
DispatchMessage将消息派发给目标窗口的窗口过程。
消息分类
消息主要包含：
- 系统消息：涉及窗口生命周期管理，如
WM_CLOSE和WM_QUIT等。 - 硬件消息：反映用户与硬件的交互，如
WM_KEYDOWN和WM_MOUSEMOVE等。
除了上面提到的消息外，用户还可以自定义消息，自定义消息一般从WM_USER（0x0400）开始，到0x7FFF这样一个范围内，比如：#define WM_CUSTOM_MSG WM_USER+100
接口介绍
GetMessage、PeekMessage、SendMessage、PostMessage这四个接口是Windows消息处理的核心，它们各自承担着不同的角色和功能。
GetMessage
原型
BOOL GetMessage(
LPMSG lpMsg,
HWND hWnd,
UINT wMsgFilterMin,
UINT wMsgFilterMax
);
参数解释
- lpMsg：指向
MSG结构的指针，该结构将接收消息的详细信息。 - hWnd：指定窗口的句柄，如果为
NULL，则接收属于调用线程的任何窗口的消息。 - wMsgFilterMin和wMsgFilterMax：指定要检索的消息范围的最小值和最大值。如果两者都为0，函数将返回所有可用的消息。
功能和特点
GetMessage用于从调用线程的消息队列中检索消息。该函数在有消息到达时返回，如果遇到退出消息WM_QUIT，则返回FALSE。- 该函数是阻塞的，如果没有消息，它会等待消息的到来。
PeekMessage
原型
BOOL PeekMessage(
LPMSG lpMsg,
HWND hWnd,
UINT wMsgFilterMin,
UINT wMsgFilterMax,
UINT wRemoveMsg
);
参数解释
- lpMsg：指向
MSG结构的指针，该结构将接收消息的详细信息。 - hWnd：指定窗口的句柄，如果为
NULL，则获取属于调用线程的任何窗口的消息。 - wMsgFilterMin和wMsgFilterMax：指定要检索的消息范围的最小值和最大值。
- wRemoveMsg：指定消息如何处理。常用值有：
PM_REMOVE、PM_NOREMOVE。
功能和特点
PeekMessage用于非阻塞地检查调用线程的消息队列，允许你查看消息队列中的消息而不必移除它。- 可以配置为从队列中移除消息或仅检查消息而不移除。
- 常用于动画或游戏编程中，确保应用程序保持响应用户操作，同时继续进行其它处理。
SendMessage
原型
LRESULT SendMessage(
HWND hWnd,
UINT Msg,
WPARAM wParam,
LPARAM lParam
);
参数解释
- hWnd：接收消息的窗口的句柄。
- Msg：消息的标识符。
- wParam 和 lParam：消息特定的附加信息。
功能和特点
SendMessage同步发送消息，调用方在接收窗口处理该消息之前会阻塞。- 可用于发送任何类型的消息，并且能够获取消息处理的结果。
PostMessage
原型
BOOL PostMessage(
HWND hWnd,
UINT Msg,
WPARAM wParam,
LPARAM lParam
);
参数解释
- hWnd：接收消息的窗口的句柄。
- Msg：消息的标识符。
- wParam 和 lParam：消息特定的附加信息。
功能和特点
PostMessage异步发送消息，将消息放入消息队列后立即返回，不等待消息被处理。- 适合用于那些不需要立即反馈的消息发送，如状态更新或通知消息。
实现
问题
实现两个进程，进程1发送消息给进程2，相关代码如下：
// 进程1
int main()
{
HWND hWnd = FindWindow(NULL, L"WindowsProject1"); // 找到进程2的句柄
const wchar_t* message = L"Hello!";
if (hWnd != NULL) {
SendMessage(hWnd, WM_USER+100, 0, (LPARAM)message);
}
std::cin.get();
}
// 进程2
#define WM_CUSTOMMSG (WM_USER+100)
LRESULT CALLBACK WndProc(HWND hWnd, UINT message, WPARAM wParam, LPARAM lParam)
{
switch (message)
{
case WM_CUSTOMMSG: {
wchar_t* receivedMessage = reinterpret_cast<wchar_t*>(lParam);
SetWindowText(hLabel, receivedMessage);
}
break;
...
}
return 0;
}
进程1通过自定义消息（WM_USER+100）发送了一个字符串给进程2，进程2的确收到了消息，但是数据获取失败。
因为进程1准备发送的数据存储在进程1的虚拟内存中，进程2是无法通过地址来获取这个数据的，所以进程2虽然收到消息了，但是无法得到对应的数据。
所以在进程间通过消息队列通信时需要保证传递的数据的安全性。
WM_COPYDATA
WM_COPYDATA是一个Windows消息，用于在Windows应用程序之间传递数据。这个消息特别适用于跨进程通信，允许一个应用程序向另一个应用程序的窗口发送数据，无论这些数据是简单的数值、字符串还是更复杂的结构通。
原理
当一个应用程序需要向另一个应用程序发送数据时，它可以将数据封装在COPYDATASTRUCT结构中，并通过SendMessage函数发送WM_COPYDATA消息。当接收窗口的窗口过程收到这条消息时，它可以从COPYDATASTRUCT结构中提取数据。
COPYDATASTRUCT结构
这个结构用于封装要传递的数据，其定义如下：
typedef struct tagCOPYDATASTRUCT {
ULONG_PTR dwData; // 任意值，由发送方设置，接收方可以用它来识别数据
DWORD cbData; // lpData指向的数据的大小，以字节为单位
PVOID lpData; // 指向要传递的数据的指针
} COPYDATASTRUCT, *PCOPYDATASTRUCT;
- dwData：这是一个用户定义的数据值，发送方可以使用它来传递额外的信息或数据类型标识，接收方则可以用它来决定如何解释接收到的数据。
- cbData：这表示 lpData 指向的数据的大小（以字节为单位）。
- lpData：这是一个指针，指向实际要传输的数据。
实现代码
进程1代码
int main()
{
HWND hWnd = FindWindow(NULL, L"WindowsProject1");
const wchar_t* message = L"Hello!";
if (hWnd != NULL) {
COPYDATASTRUCT cds;
cds.dwData = 1; // 用于识别数据的自定义标识
cds.cbData = (wcslen(message) + 1) * sizeof(wchar_t); // 包括终止符的大小
cds.lpData = (void*)message;
SendMessage(hWnd, WM_COPYDATA, (WPARAM)hWnd, (LPARAM)&cds);
}
std::cin.get();
}
进程2代码
HWND hLabel;
BOOL InitInstance(HINSTANCE hInstance, int nCmdShow)
{
hInst = hInstance; // 将实例句柄存储在全局变量中
HWND hWnd = CreateWindowW(szWindowClass, szTitle, WS_OVERLAPPEDWINDOW,
CW_USEDEFAULT, 0, CW_USEDEFAULT, 0, nullptr, nullptr, hInstance, nullptr);
if (!hWnd)
{
return FALSE;
}
hLabel = CreateWindowW(L"STATIC", L"Waiting for message...",
WS_CHILD | WS_VISIBLE | SS_LEFT,
10, 10, 300, 20,
hWnd, (HMENU)1, hInstance, nullptr);
ShowWindow(hWnd, nCmdShow);
UpdateWindow(hWnd);
return TRUE;
}
LRESULT CALLBACK WndProc(HWND hWnd, UINT message, WPARAM wParam, LPARAM lParam)
{
switch (message)
{
case WM_COPYDATA: {
PCOPYDATASTRUCT pCds = (PCOPYDATASTRUCT)lParam;
if (pCds->dwData == 1) {
const wchar_t* receivedStr = (const wchar_t*)pCds->lpData;
SetWindowText(hLabel, receivedStr);
}
}
break;
case WM_COMMAND:
{
int wmId = LOWORD(wParam);
// 分析菜单选择:
switch (wmId)
{
case IDM_ABOUT:
DialogBox(hInst, MAKEINTRESOURCE(IDD_ABOUTBOX), hWnd, About);
break;
case IDM_EXIT:
DestroyWindow(hWnd);
break;
default:
return DefWindowProc(hWnd, message, wParam, lParam);
}
}
break;
case WM_PAINT:
{
PAINTSTRUCT ps;
HDC hdc = BeginPaint(hWnd, &ps);
// TODO: 在此处添加使用 hdc 的任何绘图代码...
EndPaint(hWnd, &ps);
}
break;
case WM_DESTROY:
PostQuitMessage(0);
break;
default:
return DefWindowProc(hWnd, message, wParam, lParam);
}
return 0;
}
效果
