一、前言

    本篇主要实验通过使用共享内存实现C#端代码和python端代码之间的通信，主要目的是相较于直接传输较大的数据（例如图像数据），该方式更节省时间。

二、代码

C#端：

    创建了一个大小为1的共享内存，名为flag1，存放一个byte变量，初始写入0

    创建了一个大小为1的共享内存，名为done，存放一个byte变量，初始写入1

    创建了一个大小为1024 * 16的共享内存，名为result，存放一个string变量，初始写入""

     之后读取图像，并创建和写入至一个大小为960*640*4的共享内存，名为cam1，存放一个byte[]变量 , 然后 flag1 写入1，循环读取done内存，若为1，则将result 内存读取出为string 并显示textBox1

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.ComponentModel;
using System.Data;
using System.Drawing;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
using System.Windows.Forms;

using System.Drawing.Imaging;
using System.IO.MemoryMappedFiles;
using System.Runtime.InteropServices;


namespace testShareMemory
{
    public partial class Form1 : Form
    {
        public Form1()
        {
            InitializeComponent();
        }

        private void test_0()
        {
            // 读取图片
            string imagePath = "E:/cshape_test/testShareMemory/001.png";
            Bitmap bitmap = new Bitmap(imagePath);

            // 确保图片大小为960x640
            if (bitmap.Width != 960 || bitmap.Height != 640)
            {
                Console.WriteLine("图片尺寸不符合要求，必须为960x640");
                return;
            }
            MemoryMappedFile mmfCam1 = MemoryMappedFile.CreateOrOpen("cam1", bitmap.Width * bitmap.Height * 4);
            MemoryMappedViewAccessor accessor = mmfCam1.CreateViewAccessor();

            BitmapData bitmapData = bitmap.LockBits(new Rectangle(0, 0, bitmap.Width, bitmap.Height), ImageLockMode.ReadOnly, PixelFormat.Format32bppArgb);
            byte[] buffer = new byte[bitmapData.Stride * bitmapData.Height];
            Marshal.Copy(bitmapData.Scan0, buffer, 0, buffer.Length);
            accessor.WriteArray(0, buffer, 0, buffer.Length);
            bitmap.UnlockBits(bitmapData);

            // 创建共享内存 flag , 并写入1
            var flagMMF = MemoryMappedFile.CreateOrOpen("flag1", 1);
            var flagAccessor = flagMMF.CreateViewAccessor();
            byte flagToWrite = 1;
            flagAccessor.Write(0, flagToWrite);

            //创建共享内存 done , 并写入0
            var doneMMF = MemoryMappedFile.CreateOrOpen("done", 1);
            var doneAccessor = doneMMF.CreateViewAccessor();
            byte doneToWrite = 0;
            doneAccessor.Write(0, doneToWrite);

            //创建共享内存 result , 并写入""
            int res_lens = 1024 * 32;
            MemoryMappedFile mmfResult = MemoryMappedFile.CreateOrOpen("result", res_lens);
            MemoryMappedViewAccessor resAccessor = mmfResult.CreateViewAccessor();
            byte[] strBytes = Encoding.UTF8.GetBytes("");
            //resAccessor.Write(0, strBytes.Length); // 首先写入字符串长度
            resAccessor.WriteArray(0, strBytes, 0, strBytes.Length); // 然后写入字符串字节内容

            // 循环间隔1秒，读取共享内存
            bool done = false;
            int search_times = 0;
            while (!done)
            {

                byte doneValue = doneAccessor.ReadByte(0);
                byte flagValue = flagAccessor.ReadByte(0);

                if (doneValue == 1 && flagValue == 2)
                {
                    // 读取共享内存"result"
                    string result;

                    // 读取字符串长度（前4个字节）
                    int length = resAccessor.ReadInt32(0);

                    // 创建字节数组来存储字符串数据
                    byte[] buffer_str = new byte[length];

                    // 从共享内存读取字符串数据
                    resAccessor.ReadArray(4, buffer_str, 0, length);

                    // 将字节数组转换为字符串
                    string resultString = Encoding.UTF8.GetString(buffer_str);
                    textBox1.Text = "查询到的结果为: " + resultString;

                    done = true; // 设置标志，退出循环

                }
                else
                {
                    // 等待一段时间再继续轮询
                    System.Threading.Thread.Sleep(1000); // 等待1秒
                    search_times++;


                    if (search_times > 100)
                    {
                        //Console.WriteLine("查询超时！"   );
                        textBox1.Text = "查询超时！";
                        break;
                    }
                }
            }
        }

        private void Form1_Load(object sender, EventArgs e)
        {

            test_0();
        }
    }
}

python端：

    循环读取flag1共享内存，若为1，则读取cam1数据，还原为图像数据，将2写入flag1，并将json字符串data写入result内存区，将1写入done，显示图像数据

# -*- coding: utf-8 -*-
"""
Created on Tue Feb 27 17:10:01 2024

@author: WIN10
"""

import os , cv2
import numpy as np

from multiprocessing import shared_memory
import time
import struct

import json

# 创建/打开共享内存
def create_or_open_shared_memory(name, size):
    try:
        shm = shared_memory.SharedMemory(create=False, name=name)
    except FileNotFoundError:
        shm = shared_memory.SharedMemory(create=True, name=name, size=size)
    return shm

def main():

    flag_name = "flag1"
    cam1_name = "cam1"
    done_name = "done"

    # 图像大小
    width, height, channels = 960, 640, 4
    image_size = width * height * channels

    flag_shm = create_or_open_shared_memory(flag_name, size=1)  # 1个字节，用 uint8
    flag_array = np.ndarray((1,), dtype= np.uint8  , buffer=flag_shm.buf)

    done_shm = create_or_open_shared_memory(done_name, size=1)
    done_array = np.ndarray((1,), dtype=np.uint8, buffer=done_shm.buf)

    # 初始化 cam1 共享内存
    cam1_shm = create_or_open_shared_memory(cam1_name, size=image_size)
    cam1_array = np.ndarray((height, width, channels), dtype=np.uint8, buffer=cam1_shm.buf)

    res_shm =  create_or_open_shared_memory("result", size= 1024*16 )


    while True:
        if flag_array[0] == 1:
            # 读取图像数据
            image_rgba = np.copy(cam1_array)
            img  = cv2.cvtColor(image_rgba, cv2.COLOR_RGBA2RGB)  #C#端的bitmap传过来的是4通道的，应该转为3通道

            # 将 2 写入 flag
            flag_array[0] = 2

            #写入 jason字符串到 result
            data = {
                "name": "Mario",
                "age": 28,
            }
            json_str = json.dumps(data)
            json_bytes = json_str.encode('utf-8')
            res_shm.buf[:4] = struct.pack('i', len(json_bytes))
            res_shm.buf[4:4 + len(json_bytes)] = json_bytes

            done_array[0] = 1  #done 区域写入1

            # 显示读取到的图像
            cv2.imshow('Shared Memory Image', img )
            cv2.waitKey(0)

            break

        # 每隔100毫秒检测一次
        time.sleep(0.1)
 
    # 关闭共享内存
    cam1_shm.close()
    flag_shm.close()
    res_shm.close()
    done_shm.close()


if __name__=="__main__":
    main()

三、运行结果

   先运行C# ，再运行python端

python端结果，显示接受到的图像

C#端结果，显示收到python端写入的json字符串