Linux共享内存

Posted 2021-02-28

一、共享内存的概念

共享内存（Shared Memory）就是允许多个进程访问同一个内存空间，是在多个进程之间共享和传递数据最高效的方式。操作系统将不同进程之间共享内存安排为同一段物理内存，进程可以将共享内存连接到它们自己的地址空间中，如果某个进程修改了共享内存中的数据，其它的进程读到的数据也将会改变。

共享内存并未提供锁机制，也就是说，在某一个进程对共享内存的进行读写的时候，不会阻止其它的进程对它的读写。如果要对共享内存的读/写加锁，可以使用信号灯。

二、相关函数

Linux中提供了一组函数用于操作共享内存，程序中需要包含以下头文件：

#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>

1、shmget函数

shmget函数用来获取或创建共享内存，它的声明为：

int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);

参数key是共享内存的键值，是一个整数，typedef unsigned int key_t，是共享内存在系统中的编号，不同共享内存的编号不能相同，这一点由程序员保证。key用十六进制表示比较好。

参数size是待创建的共享内存的大小，以字节为单位。

参数shmflg是共享内存的访问权限，与文件的权限一样，0666|IPC_CREAT表示全部用户对它可读写，如果共享内存不存在，就创建一个共享内存。

2、shmat函数

把共享内存连接到当前进程的地址空间。它的声明如下：

void *shmat(int shm_id, const void *shm_addr, int shmflg);

参数shm_id是由shmget函数返回的共享内存标识。

参数shm_addr指定共享内存连接到当前进程中的地址位置，通常为空，表示让系统来选择共享内存的地址。

参数shm_flg是一组标志位，通常为0。

调用成功时返回一个指向共享内存第一个字节的指针，如果调用失败返回-1.

3、shmdt函数

该函数用于将共享内存从当前进程中分离，相当于shmat函数的反操作。它的声明如下：

int shmdt(const void *shmaddr);

参数shmaddr是shmat函数返回的地址。

调用成功时返回0，失败时返回-1.

4、shmctl函数

删除共享内存，它的声明如下：

int shmctl(int shm_id, int command, struct shmid_ds *buf);

参数shm_id是shmget函数返回的共享内存标识符。

参数command填IPC_RMID。

参数buf填0。

解释一下，shmctl是控制共享内存的函数，其功能不只是删除共享内容，但其它的功能没什么用，所以不介绍了。

注意，用root创建的共享内存，不管创建的权限是什么，普通用户无法删除。

三、示例程序

示例（book258.cpp）

/*
 * 程序名：book258.cpp，此程序用于演示共享内存的用法
 * 作者：C语言技术网(www.freecplus.net) 日期：20190525
*/
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>

int main()
{
  int shmid; // 共享内存标识符

  // 创建共享内存，键值为0x5005，共1024字节。
  if ( (shmid = shmget((key_t)0x5005, 1024, 0640|IPC_CREAT)) == -1)
  { printf("shmat(0x5005) failed
"); return -1; }

  char *ptext=0;   // 用于指向共享内存的指针

  // 将共享内存连接到当前进程的地址空间，由ptext指针指向它
  ptext = (char *)shmat(shmid, 0, 0);

  // 操作本程序的ptext指针，就是操作共享内存
  printf("写入前：%s
",ptext);
  sprintf(ptext,"本程序的进程号是：%d",getpid());
  printf("写入后：%s
",ptext);

  // 把共享内存从当前进程中分离
  shmdt(ptext);

  // 删除共享内存
  // if (shmctl(shmid, IPC_RMID, 0) == -1)
  // { printf("shmctl(0x5005) failed
"); return -1; }
}

运行效果

注意，程序第一次运行的时候，共享内存未创建，所以第一次运行程序的时候，共享内存中的内容为空。之后程序每次运行都能获取到上一次程序运行写入的内容。

四、其它的操作命令

用ipcs -m可以查看系统的共享内存，内容有键值（key），共享内存编号（shmid），创建者（owner），权限（perms），大小（bytes）。

用ipcrm -m 共享内存编号，可以手工删除共享内存，如下：

五、版权声明

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来源：C语言技术网（www.freecplus.net）
作者：码农有道

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