进程通信——剪贴板

左手的ㄟ右手 2022-08-27 13:45 265阅读 0赞

# 进程通信——剪贴板 #

## 一、简介 ##

### 1.1 定义 ###

剪贴板是由操作系统维护的一块内存区域，这块内存区域不属于任何单独的进程，但是每一个进程又都可以访问这块内存区域，而实质上当在一个进程中复制数据时，就是将数据放到该内存区域中，而当在另一个进程中粘贴数据时，则是从该块内存区域中取出数据。

Windows剪贴板是一种比较简单同时也是开销比较小的进程间通信方式。使用剪贴板传递数据使开发人员不必过多地考虑数据存储的共享空间，简化了通信过程。

例如：如果在物理内存中划分出一块内存，这一块内存不为任何的进程所私有，但是任何的进程又都可以访问这块内存，那么 进程 A 就可以往这块内存中存放数据 Data ，然后进程 B 也是可以访问这块内存，从而 进程 B 就可以访问到数据 Data 了，以上这种思路就是通过剪贴板实现了进程 A 和 进程 B 之间的通信。

### 1.2 剪贴板通信机制 ###

Windows系统支持剪贴板IPC的基本机制是由系统预留的一块全局共享内存，可用于被各进程暂时存储数据。写入进程首先创建一个全局内存块，并将数据写到该内存块；接受数据的进程通过剪贴板机制获取此内存块的句柄，并完成对该内存块数据的读取。

Windows系统在USER32.dll中为剪贴板提供了一组API函数和多种消息。还包括多种数据格式，使读取进程能够以原有格式读取剪贴板中的数据。

### 1.3 剪贴板函数 ###

介绍几个基本的剪贴板函数。更多关于剪贴板的函数可以在网上搜集。

1) 剪贴板的打开 – OpenClipboard

要想把数据放置到剪贴板中，则必须先打开剪贴板，而这是通过 OpenClipboard 成员函数实现：

BOOL OpenClipboard(HWND hWndNewOwner );

第一个参数 hWndNewOwner 指向一个与之关联的窗口句柄，即代表是这个窗口打开剪贴板，如果这个参数设置为 NULL 的话，则以当前的任务或者说是进程来打开剪贴板。

如果打开剪贴板成功，则该函数返回非 0 值，如果其他程序已经打开了剪贴板，

那么当前这个程序就无法再打开剪贴板了，所以会致使打开剪贴板失败，从而该函数返回 0 值。

其实这也好理解，剪贴板总共才那么一块内存区域，进程 A 要往里面写数据，进程 B 又要往里面写数据，那样会导致乱套，解决这个乱套的办法就是，如果进程 A 正在往剪贴板里面写数据（可以理解为 进程 A 打开剪贴板了），那么 进程 B 就不能往剪贴板里头写数据了，既然要让 进程 B 不能往剪贴板中写数据了，那我就让 进程 B 打开剪贴板失败不就得了。所以如果某个程序已经打开了剪贴板，那么其他应用程序将不能修改剪贴板，直到打开了剪贴板的这个程序调用了 CloseClipboard 函数，并且只有在调用了 EmptyClipboard 函数之后，打开剪贴板的当前窗口才能拥有剪贴板，注意是必须要在调用了 EmptyClipboard 函数之后才能拥有剪贴板。

2) 剪贴板的清空 \- EmptyClipboard

这个函数将清空剪贴板，并释放剪贴板中数据的句柄，然后将剪贴板的所有权分配给当前打开剪贴板的窗口，

因为剪贴板是所有进程都可以访问的，所以应用程序在使用这个剪贴板时，有可能已经有其他的应用程序把数据放置到了剪贴板上，因此该进程打开剪贴板之后，就需要调用 EmptyClipboard 函数来清空剪贴板，释放剪贴板中存放的数据的句柄，并将剪贴板的所有权分配给当前的进程，这样做之后当前打开这个剪贴板的程序就拥有了剪贴板的所有权，因此这个程序就可以往剪贴板上放置数据了。

BOOL EmptyClipboard(void);

3) 剪贴板的关闭 \- CloseClipboard

如果某个进程打开了剪贴板，则在这个进程没有调用 CloseClipboard 函数关闭剪贴板句柄之前，其他进程都是无法打开剪贴板的，所以我们每次使用完剪贴板之后都应该关闭剪贴板。

注意，这里的关闭剪贴板并不代表当前打开剪贴板的这个程序失去了对剪贴板的所有权，

只有在别的程序调用了 EmptyClipboard 函数之后，当前的这个程序才会失去对剪贴板的所有权，而那个调用 EmptyClipboard 函数的程序才能拥有剪贴板。

BOOL CloseClipboard(void);

4) 数据发送到剪贴板 \- SetClipboardData

可以通过 SetClipboardData 函数来实现往剪贴板中放置数据，这个函数以指定的剪贴板格式向剪贴板中放置数据。

HANDLE SetClipboardData(UINT uFormat, HANDLE hMem );

第一个参数 uFormat 用来指定要放到剪贴板上的数据的格式，比如常见的有 CF\_BITMAP ，CF\_TEXT ，CF\_DIB 等等（其他格式可以参考 MSDN）。

第二个参数 hMem 用来指定具有指定格式的数据的句柄，该参数可以是 NULL ，

如果该参数为 NULL 则表明直到有程序对剪贴板中的数据进行请求时，

该程序（也就是拥有剪贴板所有权的进程）才会将数据复制到剪贴板中，也就是提供指定剪贴板格式的数据，上面提及的就是延迟提交技术，这个延迟提交技术将会在后面做详细的介绍

5) 剪贴板中数据格式判断 – IsClipboardFormatAvaliable

BOOL IsClipboardFormatAvailable( UINT format );

该函数用来判断剪贴板上的数据格式是否为 format 指定的格式。

6) 剪贴板中数据接收 \- GetClipboardData

HANDLE GetClipboardData( UINT uFormat );

该函数根据 uFormat 指定的格式，返回一个以指定格式存在于剪贴板中的剪贴板对象的句柄。

### 1.4 全局内存分配 – HGLOBAL ###

剪贴板中的内存从何而来？

从上面的介绍中可以知道剪贴板其实就是一块内存，那么这块内存是什么时候分配的呢？难不成说一开机，操作系统就给剪贴板分配个几 M的内存的吧？这种方式也太逊色了，程序要往剪贴板中放置的数据，而事先又不晓得数据长度，所以，一开机操作系统究竟要给剪贴板分配多少内存呢？很明显，太不动态了，不可取。

要想动态的话，那有一种方案，就是当我的程序要往剪贴板中放置数据的时候来确定要分配给剪贴板的内存的大小，很明显，既然我都知道要往剪贴板中放置那些数据了，自然我也就知道了这些数据的长度，那么我就可以以这个数据长度来给剪贴板分配内存了，这是很动态的了吧，所以这种方案是可取的，但关键是，当我们以前在程序中分配内存的时候，都是使用的标准 C运行库中的 malloc或者是 C++中的 new关键字，（当然分配内存还有很多其他的函数，比如就有内核中的执行体中就有很多分配内存的函数，这里不讨论），而使用 malloc或者 new有一个问题，那就是，用这个两个东西来分配的内存空间都是在当前进程的私有地址空间上分配内存，也就是它们两个东东所分配的内存空间为进程私有地址空间所有，并不为所有进程所共享，上面提到了，任何进程之间都是不能访问对方的私有地址空间的，你把剪贴板中的内存分配到了你当前进程的私有地址空间上，而其他进程又不能访问你这个进程的私有地址空间，那怎么能够访问剪贴板呢？

很明显，不能使用 malloc和 new关键字来分配内存给剪贴板。

我们应该要使用另外一个特殊一点的函数来分配内存给剪贴板，这个特殊函数所分配的内存不能够是在进程的私有地址空间上分配，而是要在全局地址空间上分配内存，这样这个函数所分配的内存才能够被所有的进程所共享，这样，剪贴板中的数据就可以被其他的进程所访问了。

GlobalAlloc 函数

GlobalAlloc函数是从堆上分配指定数目的字节，

与其他的内存管理函数相比，全局内存函数的运行速度会稍微慢一些（等下会解释为什么会慢），但是全局函数支持动态数据交换，同时，其分配的内存也不为任何一个进程所私有，而是由操作系统来管理这块内存，所以用在给剪贴板分配内存空间是很适合的。

这里有读者可能会问：

为什么我们在自己的应用程序中不使用 GlobalAlloc函数来分配内存，而是要使用 malloc或者 new 来实现？

其实，这个也只用稍微想想就知道了，你想啊，使用 malloc或者 new分配的内存是在进程的私有地址空间上分配的，这片私有地址空间都是归这个进程所拥有，所管理的，自然，在以后对这块内存的读写会快很多的，而全局内存不属于这个进程，你下次要去访问全局内存的时候，还得通过映射转换，这样肯定是运行效率低下一些了，简单点就可以这样理解，你使用 malloc或者 new分配的内存和你的进程隔得很近，程序要过去拿数据 \- 得，很近吧，

而是用 GlobalAlloc函数分配的内存和你的进程隔得很远，程序要过去拿数据 \- 太远了，耗时。应用程序在调用了 SetClipboardData函数之后，系统就拥有了 hMem参数所标识的数据对象，该应用程序可以读取这个数据对象，但是在应用程序调用 CloseClipboard函数之前，它都是不能释放该对象的句柄的，或者锁定这个句柄，如果 hMem标识一个内存对象，那么这个对象必须是利用 GMEM\_MOVEABLE标识调用 GlobalAlloc函数为其分配内存的。

HGLOBAL WINAPI GlobalAlloc( UINT uFlags, SIZE\_T dwBytes );

第一个参数 uFlags用来指定分配内存的方式。其取值如下列表所示（但是在剪贴板的使用中，由于要实现动态数据交换，所以必须得使用 GHND或者 GMEM\_MOVEABLE）：

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> 值 </td> 
 <td> 描述 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> GHND </td> 
 <td> 即&nbsp;GMEM_MOVEABLE和&nbsp;GMEM_ZEROINIT的组合。 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> GMEM_FIXED </td> 
 <td> 分配一块固定内存，返回值是一个指针。 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> GMEM_MOVEABLE </td> 
 <td> 分配一块可移动内存。 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> GMEM_ZEROINIT </td> 
 <td> 初始化内存的内容为&nbsp;0 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> GPTR </td> 
 <td> 即&nbsp;GMEM_FIXED和&nbsp;GMEM_ZEROINIT的组合。 &nbsp; </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

第二个参数 dwBytes用来指定分配的字节数。

GlobalReAlloc 函数

HGLOBAL WINAPI GlobalReAlloc(HGLOBAL hMem, SIZE\_T dwBytes, UINT uFlags);

该函数为再分配函数，即在原有的数据对象 hMem 上，为其扩大内存空间。