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IPC: 공유 메모리

공유 메모리 IPC 메커니즘을 사용하여 서로 다른 프로세스 간에 이미지 데이터를 공유하는 방법을 설명합니다.

공유 메모리 예제는 QSharedMemory 클래스를 사용하여 공유 메모리를 사용하여 프로세스 간 통신을 구현하는 방법을 보여줍니다. 예제를 빌드하려면 make를 실행합니다. 예제를 실행하려면 실행 파일의 인스턴스 두 개를 시작합니다. main() 함수는 application 와 예제의 Dialog 클래스 인스턴스를 생성합니다. 대화 상자가 표시된 다음 표준 방식으로 애플리케이션에 제어가 전달됩니다.

int main(int argc, char *argv[])
{
    QApplication application(argc, argv);
    Dialog dialog;
    dialog.show();
    return application.exec();
}

Dialog 클래스의 인스턴스 두 개가 나타납니다.

Screenshot of the Shared Memory example

Dialog 클래스는 QDialog 을 상속합니다. 사용자 인터페이스와 QSharedMemory 의 인스턴스를 캡슐화합니다. 또한 대화 상자의 두 버튼에 해당하는 두 개의 공용 슬롯, loadFromFile() 및 loadFromMemory()가 있습니다.

class Dialog : public QDialog
{
    Q_OBJECT

public:
    Dialog(QWidget *parent = nullptr);

public slots:
    void loadFromFile();
    void loadFromMemory();

private:
    void detach();

private:
    Ui::Dialog ui;
    QSharedMemory sharedMemory;
};

생성자는 사용자 인터페이스 위젯을 빌드하고 각 버튼의 클릭() 신호를 해당 슬롯 함수에 연결합니다.

Dialog::Dialog(QWidget *parent)
    : QDialog(parent), sharedMemory(QNativeIpcKey(u"QSharedMemoryExample"_s))
{
    ui.setupUi(this);
    connect(ui.loadFromFileButton, &QPushButton::clicked,
            this, &Dialog::loadFromFile);
    connect(ui.loadFromSharedMemoryButton, &QPushButton::clicked,
            this, &Dialog::loadFromMemory);
    setWindowTitle(tr("SharedMemory Example"));
}

"QSharedMemoryExample"은 QSharedMemory() 생성자에 전달되어 키로 사용됩니다. 이 키는 시스템에서 기본 공유 메모리 세그먼트의 식별자로 사용됩니다.

대화 상자 중 하나에서 Load Image From File... 버튼을 클릭합니다. loadFromFile() 슬롯이 호출됩니다. 먼저 공유 메모리 세그먼트가 프로세스에 이미 연결되어 있는지 여부를 테스트합니다. 그렇다면 해당 세그먼트는 프로세스에서 분리되므로 예제를 올바르게 시작할 수 있습니다.

void Dialog::loadFromFile()
{
    if (sharedMemory.isAttached())
        detach();

    ui.label->setText(tr("Select an image file"));
    QString fileName = QFileDialog::getOpenFileName(0, QString(), QString(),
                                        tr("Images (*.png *.xpm *.jpg)"));
    QImage image;
    if (!image.load(fileName)) {
        ui.label->setText(tr("Selected file is not an image, please select another."));
        return;
    }
    ui.label->setPixmap(QPixmap::fromImage(image));

그런 다음 사용자에게 QFileDialog::getOpenFileName()를 사용하여 이미지 파일을 선택하라는 메시지가 표시됩니다. 선택한 파일은 QImage 에 로드됩니다. QImage 을 사용하면 선택한 파일이 유효한 이미지인지 확인할 수 있으며, setPixmap()을 사용하여 대화 상자에 이미지를 즉시 표시할 수도 있습니다.

다음으로 QDataStream 을 사용하여 이미지를 QBuffer 으로 스트리밍하여 크기를 파악한 다음 공유 메모리 세그먼트를 create()에 사용합니다. 공유 메모리 세그먼트를 생성하면 자동으로 세그먼트가 프로세스에 attaches 저장됩니다. 여기서 QBuffer 을 사용하면 이미지 데이터에 대한 포인터를 얻을 수 있으며, 이를 사용하여 QBuffer 에서 공유 메모리 세그먼트로 memcopy() 를 수행합니다.

    // load into shared memory
    QBuffer buffer;
    buffer.open(QBuffer::ReadWrite);
    QDataStream out(&buffer);
    out << image;
    int size = buffer.size();

    if (!sharedMemory.create(size)) {
        if (sharedMemory.error() == QSharedMemory::AlreadyExists) {
            sharedMemory.attach();
        } else {
            ui.label->setText(tr("Unable to create or attach to shared memory segment: %1")
                                .arg(sharedMemory.errorString()));
            return;
        }
    }
    sharedMemory.lock();
    char *to = (char*)sharedMemory.data();
    const char *from = buffer.data().data();
    memcpy(to, from, qMin(sharedMemory.size(), size));
    sharedMemory.unlock();
}

복사하기 전에 공유 메모리 세그먼트를 lock()하고 복사 직후에 다시 unlock()합니다. 이렇게 하면 공유 메모리 세그먼트에 대한 독점적 액세스 권한을 확보하여 memcopy() 작업을 수행할 수 있습니다. 다른 프로세스가 세그먼트 잠금을 가지고 있으면 잠금을 사용할 수 있을 때까지 우리 프로세스가 차단됩니다.

또한 이 함수는 memcopy() 및 unlock() 이후 공유 메모리 세그먼트에서 detach()를 수행하지 않는다는 점에 유의하세요. 마지막 프로세스가 공유 메모리 세그먼트에서 분리되면 운영 체제에 의해 세그먼트가 해제된다는 점을 기억하세요. 이 프로세스는 현재 공유 메모리 세그먼트에 연결된 프로세스 하나만 있기 때문에 loadFromFile()이 공유 메모리 세그먼트에서 분리되면 다음 단계로 넘어가기 전에 세그먼트가 파괴됩니다.

함수가 반환될 때 선택한 파일이 qt.png인 경우 첫 번째 대화 상자는 다음과 같이 표시됩니다.

Screenshot of the Shared Memory example

두 번째 대화 상자에서 Display Image From Shared Memory 버튼을 클릭합니다. loadFromMemory() 슬롯이 호출됩니다. 먼저 첫 번째 프로세스에서 만든 동일한 공유 메모리 세그먼트에 프로세스를 attaches 로드합니다. 그런 다음 세그먼트를 독점 액세스하도록 locks 하고 QBuffer 을 공유 메모리 세그먼트의 이미지 데이터에 연결합니다. 그런 다음 데이터를 QImage 및 unlocks 세그먼트로 스트리밍합니다.

void Dialog::loadFromMemory()
{
    if (!sharedMemory.attach()) {
        ui.label->setText(tr("Unable to attach to shared memory segment.\n" \
                             "Load an image first."));
        return;
    }

    QBuffer buffer;
    QDataStream in(&buffer);
    QImage image;

    sharedMemory.lock();
    buffer.setData((char*)sharedMemory.constData(), sharedMemory.size());
    buffer.open(QBuffer::ReadOnly);
    in >> image;
    sharedMemory.unlock();

    sharedMemory.detach();
    ui.label->setPixmap(QPixmap::fromImage(image));
}

이 경우 함수는 세그먼트에서 detach()를 수행하므로 이제 사실상 사용이 완료되었습니다. 마지막으로 QImage 이 표시됩니다. 이 시점에서 두 대화 상자 모두 동일한 이미지가 표시되어야 합니다. 첫 번째 대화 상자를 닫으면 대화 상자 소멸자가 QSharedMemory 소멸자를 호출하여 공유 메모리 세그먼트에서 분리합니다. 이 프로세스가 세그먼트에서 분리되는 마지막 프로세스이므로 이제 운영 체제에서 공유 메모리를 해제합니다.

예제 프로젝트 @ code.qt.io

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