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Posted 2021-01-20 diskiii

八、linux应用编程之六：共享内存

共享内存是进程间通信的一种方法。共享内存实际上是两个进程打开同一段内存，并都映射到进程地址中，这样就类似于malloc了一个内存*ptr，进程A往这个地址中写数据，进程B就可以从这个地址读取到进程A写进去的数据。

使用共享内存有以下步骤：

shm_open()：打开或创建一个共享内存。

ftruncate()：设置共享内存的大小。

mmap()：将共享内存映射到当前进程的地址空间。

*ptr：写入或读取共享内存中的数据。

munmap()：取消共享内存在当前进程的映射，为删除共享内存做准备。

shm_unlink()：删除共享内存。

 

函数详细说明

 

1) 函数原型：int shm_open(const char *name, int oflag, mode_t mode);

输入参数：name，共享内存名； oflag，打开标志位； mode，设置共享内存的权限。

返 回 值：int，成功返回共享内存的文件描述符，失败返回-1；

示    例：fd = shm_open(SHAMNAME,O_CREAT|O_TRUNC|O_RDWR,S_IRUSR|S_IWUSR);

 

2) 函数原型：int ftruncate(int fd, off_t length);

输入参数：fd，共享内存的文件描述符；length，要设置的大小。

返 回 值：int，成功返回0，失败返回-1。

示    例：ftruncate(fd, SHMSIZE);

 

3) 函数原型：void *mmap(void *addr, size_t length, int prot, int flags,int fd, off_t offset);

输入参数：addr，要映射到的内存地址，可以为NULL；length，要映射的大小；prot，对映射存 储区的保护要求；flags，映射标志位；fd，要映射的共享内存的文件描述符；offset， 要映射的字节在共享内存中的偏移量。

返 回 值：void*，无类型指针，与malloc()的返回值类似。若映射失败返回MAP_FAILED。

示    例：ptr = mmap(NULL, SHMSIZE, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);

 

4) 函数原型：int munmap(void *addr, size_t length);

输入参数：*addr，共享内存在进程中映射的地址；length，映射的字节数。

返 回 值：int，成功返回0，否则返回1；

示    例：munmap(ptr, SHMSIZE);

 

5) 函数原型：int shm_unlink(const char *name);

输入参数：*name，共享内存名；

返 回 值：成功返回0，失败返回1；

示    例：shm_unlink(SHMNAME);

 

参数可能取值：

shm_open()		mmap()
oflag	O_RDONLY：共享内存以只读方式打开	prot	PROT_READ：映射区可读
	O_RDWR：共享内存以可读写方式打开		PROT_WRITE：映射区可写
	O_CREAT：共享内存不存在才创建		PROT_EXEC：映射区可执行
	O_EXCL：如果指定了 O_CREAT，但共享内存已经存在时返回错误		PROT_NONE：映射区不可访问
	O_TRUNC：如果共享内存已经存在则将其大小设置为 0	flag	MAP_FIXED：返回值必须等于 addr。因为这不利于移植性，所以不鼓励使用此标志
mode	S_IRWXU：所属用户读、写和执行权限		MAP_SHARED：多个进程对同一个文件的映射是共享的，一个进程对映射的内存做了修改，另一个进程也会看到这种变化
	S_IRUSR ：所属用户读权限		MAP_PRIVATE：多个进程对同一个文件的映射不是共享的，一个进程对映射的内存做了修改，另一个进程并不会看到这种变化
	S_IWUSR：所属用户写权限
	S_I W/R USR/GRP/OTH：mode的格式

 

 

示例代码

进程A代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/mman.h>
#include <sys/types.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/stat.h>

#define SHMSIZE 10
#define SHMNAME "shmtest"

int main(){
    int fd;
    char *ptr;
    
    fd = shm_open(SHMNAME, O_CREAT|O_TRUNC|O_RDWR, S_IRUSR|S_IWUSR);
    if(fd < 0){
        fprintf(stderr, "open shm error\\n");
        exit(-1);
    }
    
    ftruncate(fd, SHMSIZE);
    
    ptr = mmap(NULL, SHMSIZE, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
    if(ptr == MAP_FAILED){
        perror("mmap error\\n");
        exit(-1);
    }
    
    *ptr = 18;
    
    munmap(ptr, SHMSIZE);
    
    shm_unlink(SHMNAME);
    
    return 0;
    
}

 

进程B代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/mman.h>
#include <sys/types.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/stat.h>

#define SHMSIZE 10
#define SHMNAME "shmtest"

int main(){
    int fd;
    char* ptr = NULL;
    
    fd = shm_open(SHMNAME, O_RDWR|O_CREAT, S_IWUSR|S_IRUSR);
    if(fd <0){
        perror("open shm error\\n");
        exit(-1);
    }
    
    ftruncate(fd, SHMSIZE);
    
    ptr = mmap(NULL, SHMSIZE, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
    if(ptr<0){
        perror("map shm error\\n");
        exit(-1);
    }
    
    while(*ptr != 18){
        sleep(1);
    }
    
    printf("ptr : %d\\n", *ptr);
    
    munmap(ptr, SHMSIZE);
    shm_unlink(SHMNAME);
    
    return 0;

}

 

运行结果，先后台运行进程B，再运行进程A：

 

进程B用函数shm_open()创建了名为shmtest的共享内存，然后调用ftruncate()函数对共享内存设置大小，接着调用mmap()函数，将共享内存映射到进程B的地址空间中，while死循环检查共享内存的值是否为18。

接着运行进程A，用shm_open()函数打开进程B创建的shmtest共享内存，然后设置大小，映射到进程A的地址空间中，接着写入18。

进程B接收到进程A写入的18后，输出信息到屏幕，然后终止进程。

 

 

PS:需要注意的是，使用了共享内存的程序在编译链接的时候要加上-lrt选项，否则提示shm_open()没有定义。