насколько я понимаю, речь идет не о том, чтобы организовать взаимодействие двух процессов, специально для этого предназначенных, а "влезть" в память процесса, об этом вмешательстве не подозревающем. Да еще и "синхронизацию доступа" заиметь. ИМХО, последнее точно невозможно.
Насчет первого - есть такая утилита pcat, если не ошибаюсь, на sourceforge лежит. Она предназначена для создания дампа памяти произвольного процесса. Вот в ее исходники было бы полезно глянуть