Qt 进程和线程之一：运行一个进程和进程间通信

- 日理万妓 2021-11-23 21:04 508阅读 0赞

Qt提供了一个与平台无关的QProcess类，用以对进程的支持。本节讲述了怎样在Qt应用程序中启动一个外部程序进程，以及几种常用的进程间通信方法。如果对进程和线程的概念不是很了解，可以看我的另一篇博客：\[[多进程和多线程的概念][Link 1]。

设计应用程序时，有时不希望将一个不太相关的功能集成到程序中，或者是因为该功能与当前设计的应用程序联系不大，或者是因为该功能已经可以使用现成的程序很好地实现了，这时就可以在当前的应用程序中调用外部的程序来实现该功能，这就会使用到进程。Qt应用程序可以很容易地启动一个外部应用程序，而且Qt也提供了多种进程间通信的方法。

## 一、运行一个进程 ##

Qt的QProcess类可以用来启动一个外部程序并与其进行通信。下面我们来看一下怎么在Qt代码中启动一个进程。

**运行一个进程打开记事本**

首先创建QtGui应用，工程名称为“myProcess”，其他选项保持默认即可。先进入mainwindow.h文件添加代码，添加私有对象定义：QProcess myProcess。然后在设计模式往界面上拖入一个Push Button部件，修改其显示文本为“启动一个进程”。在按钮上点击鼠标右键，转到其clicked()信号对应的槽，更改如下：

void MainWindow::on_pushButton_clicked() { myProcess.start("notepad.exe"); }

这里我们使用QProcess对象运行了Windows系统下的记事本程序（即notepad.exe程序），因为该程序在系统目录中，所以这里不需要指定其路径。大家也可以运行其他任何的程序，只需要指定其具体路径即可。我们看到，可以使用start()来启动一个程序，有时启动一个程序时需要指定启动参数，这种情况在命令行启动程序时是很常见的。

运行程序，单击界面上的按钮时就会弹出一个记事本程序。

QProcess也提供了一组函数，可以脱离事件循环来使用，它们会挂起调用的线程直到确定的信号被发射：

*  waitForStarted()阻塞直到进程已经启动；
 *  waitForReadyRead()阻塞直到在当前读通道上有可读的数据；
 *  waitForBytesWritten()阻塞直到一个有效负载数据已经被写人到进程；
 *  waitForFinished()阻塞直到进程已经结束。

## 二、进程间通信方式 ##

Qt提供了多种方法在Qt应用程序中实现进程间通信IPC(Inter-Process Communication)。 简单介绍如下 ：

**TCP/IP**

跨平台的Qt Network模块提供的类可以让网络编程更加便携和方便。它提供了高级类（例如：QNetworkAccessManager、QFtp）通信，使用特定的应用程序级协议，和较底层的类（例如：QTcpSocket、QTcpServer、QSslSocket）用于实现协议。

**共享内存**

跨平台的QSharedMemory-共享内存类，提供对操作系统的共享内存的实现。它允许多个线程和进程安全访问共享内存段。此外，QSystemSemaphore可以用来控制访问由系统共享的资源，以及进程之间的通信。

**D-Bus**

Qt的D-Bus模块是一种可用于使用D-Bus协议实现IPC的唯一Unix库。它将Qt的信号和槽机制延伸到IPC级别，允许由一个进程发出的信号被连接到另一个进程的槽。Qt的D-Bus文档已经详细说明如何使用Qt中的D-Bus模块。

**QProcess**

使用先前提到的QProcess类。跨平台类QProcess可以用于启动外部程序作为子进程，并与它们进行通信。它提供了用于监测和控制该子进程状态的API。另外，QProcess为从QIODevice继承的子进程提供了输入/输出通道。

**会话管理**

在Linux/X11平台上，Qt提供了会话管理的支持。会话允许事件传播到进程，例如，当检测到关机时。进程和应用程序可以执行任何必要的操作，例如：保存打开的文档。

## 三、共享内存之进程间通信实例 ##

下面来看一个使用共享内存的例子，它实现的功能是：先在一个对话框中将一张图片写入到共享内存段中，然后再在另一个对话框中从共享内存段读出该图片。

新建Qt Gui应用，名称为mylPC，类名为Dialog，基类选择QDialog。完成后进人设计模式，向界面中放入两个Push Button部件和一个Label部件。将一个按钮的显示文本更改为“从文件中加载图片”，将其objectName属性更改为loadFromFileButton，将另一个按钮的显示文本更改为“从共享内存显示图片”，将其objectName属性更改为loadFromSharedMemoryButton。然后进人dialog.h文件，修改如下：

#ifndef DIALOG_H #define DIALOG_H #include <QDialog> #include <QSharedMemory> namespace Ui { class Dialog; } class Dialog : public QDialog { Q_OBJECT public: explicit Dialog(QWidget *parent = nullptr); ~Dialog(); public slots: //从文件中加载图片到共享内存 void loadFromFile(); //从共享内存中加载图片 void loadFromMemory(); private slots: //从文件中加载图片按钮 void on_loadFromFileButton_clicked(); //从共享内存加载并显示图片按钮 void on_loadFromSharedMemoryButton_clicked(); private: //将进程与共享内存段进行分离，如果失败则进行提示 void detach(); private: Ui::Dialog *ui; QSharedMemory sharedMemory; //定义一个共享内存对象 }; #endif // DIALOG_H

然后进人dialog.cpp文件，修改如下：

#include "dialog.h" #include "ui_dialog.h" #include <QFileDialog> #include <QBuffer> #include <QDebug> Dialog::Dialog(QWidget *parent) : QDialog(parent), ui(new Ui::Dialog) { ui->setupUi(this); //在使用共享内存以前，需要设置key，系统用它作为底层共享内存段的标识 sharedMemory.setKey("QSharedMemoryExample"); } Dialog::~Dialog() { delete ui; } //从文件中加载图片到共享内存 void Dialog::loadFromFile() { //判断该进程是否已经连接到共享内存段，连接成功返回true if (sharedMemory.isAttached()) detach(); ui->label->setText(tr("选择一个图片文件！")); //使用文件对话框获得打开图片路径 QString fileName = QFileDialog::getOpenFileName(nullptr, QString(), QString(), tr("Images (*.png *.jpg)")); //label标签显示图片 QImage image; if (!image.load(fileName)) { ui->label->setText(tr("选择的文件不是图片，请选择图片文件！")); return; } ui->label->setPixmap(QPixmap::fromImage(image)); //将图片加载到共享内存 //使用QBuffer来暂存图片，这样便可以获得图片的大小，还可以获得图片数据的指针 QBuffer buffer; buffer.open(QBuffer::ReadWrite); QDataStream out(&buffer); out << image; int size = static_cast<int>(buffer.size()); //使用create()函数创建指定大小的共享内存段，该函数还会自动将共享内存段连接到本进程上。 if (!sharedMemory.create(size)) { ui->label->setText(tr("无法创建共享内存段！")); return; } //在进行共享内存段的操作前，需要先进行加锁 sharedMemory.lock(); char *to = static_cast<char*>(sharedMemory.data()); const char *from = buffer.data().data(); //使用memcpy()函数将图片数据复制到共享内存 memcpy(to, from, static_cast<size_t>(qMin(sharedMemory.size(), size))); //等操作完成后，再进行解锁。 sharedMemory.unlock(); } //从共享内存中加载图片 void Dialog::loadFromMemory() { //使用attache()函数将进程连接到共享内存段 if (!sharedMemory.attach()) { ui->label->setText(tr("无法连接到共享内存段，\n" "请先加载一张图片！")); return; } QBuffer buffer; QDataStream in(&buffer); QImage image; //使用QBuffer来读取共享内存段中的数据 sharedMemory.lock(); buffer.setData((char*)sharedMemory.constData(), sharedMemory.size()); buffer.open(QBuffer::ReadOnly); in >> image; sharedMemory.unlock(); //将进程与共享内存段进行分离，如果失败则进行提示 sharedMemory.detach(); ui->label->setPixmap(QPixmap::fromImage(image)); } //将进程与共享内存段进行分离，如果失败则进行提示 void Dialog::detach() { if (!sharedMemory.detach()) ui->label->setText(tr("无法从共享内存中分离！")); } //从文件中加载图片按钮 void Dialog::on_loadFromFileButton_clicked() { loadFromFile(); } //从共享内存加载并显示图片按钮 void Dialog::on_loadFromSharedMemoryButton_clicked() { loadFromMemory(); }

在一个运行的实例上单击“从文件中加载图片”按钮，然后选择一张图片。在第二个运行的实例上单击“从共享内存显示图片”按 钮，这时便会显示第一个实例中加载的图片，效果如下所示：

![Qt\_IPC.png][Qt_IPC.png]

## 四、程序分析 ##

**（1）loadFromFile()**

*  这里先使用isAttached()函数判断该进程是否已经连接到共享内存段，如果是，那么就调用detach()先将该进程与共享内存段进行分离。
 *  然后使用QFileDialog类来打开一个图片文件，并将其显示到标签上。为了将图片加载到共享内存，这里使用了QBuffer来暂存图片，这样便可以获得图片的大小，还可以获得图片数据的指针。
 *  后面使用了create()函数来创建指定大小的共享内存段，其大小的单位是字节，该函数还会自动将共享内存段连接到本进程上。
 *  在操作共享内存段时要使用lock()进行加锁，然后才可以使用memcpy()函数将buffer对应的数据段复制到共享内存段，操作完成后要使用unlock()进行解锁。这样在同一时间，就只能有一个进程允许操作共享内存段了。

**（2）loadFromMemory()**

*  这里先使用attache()函数将进程连接到共享内存段。
 *  在操作共享内存段时要使用lock()进行加锁，然后才可以使用QBuffer来读取共享内存段中的数据，操作完成后要使用unlock()进行解锁。
 *  因为现在已经不需要使用共享内存了，所以调用detach()函数将进程与共享内存段进行分离。最后将图片显示到标签中。

**参考：**

[Qt 之进程间通信（共享内存）][Qt]

转载于:https://www.cnblogs.com/linuxAndMcu/p/11075507.html

[Link 1]: https://www.cnblogs.com/linuxAndMcu/p/11064916.html
[Qt_IPC.png]: /images/20211122/31aff7cd80034c1f8b423e18761b1ab1.png
[Qt]: https://blog.csdn.net/liang19890820/article/details/50595798