Linux 进程间通信 共享内存

Posted 2021-12-11 electronic

1.特点：
　　1）共享内存是一种最为高效的进程间通信方式，进程可以直接读写内存，而不需要任何数据的拷贝。如管道当在内核空间创建以后，用户空间需要内存  拷贝，需要拷贝数据，所以效率低。

　　2）为了在多个进程间交换信息，内核专门留出了一块内存区，可以由需要访问的进程将其映射到自己的私有地址空间

　　3）进程就可以直接读写这一内存区而不需要进行数据的拷贝，从而大大提高的效率。

　　4）由于多个进程共享一段内存，因此也需要依靠某种同步机制，如互斥锁和信号量等

 

2.共享内存的使用步骤：

　　1）创建/打开共享内存

　　2）映射共享内存。即把指定的共享内存映射到进程的地址空间用于访问

　　3）撤销共享内存映射

　　4）删除共享内存对象

3.相关函数：

　　1）key_t ftok(const char *pathname,  int proj_id);

　　　　功能：产生一个独一无二的key值

　　　　参数：Pathname：已经存在的且可访问文件的名字

　　　　　　　Proj_id：一个字符（因为只用低8位），生成key的数字，不能为0

　　　　返回值：成功：key值；失败：-1

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

　　　　功能：创建或打开共享内存对象

　　　　参数：key 键值 ； size 共享内存的大小 ； shmflg IPC_CREAT|IPC_EXCL|0777（标志位，是否新建，和权限）

　　　　返回值：成功 shmid（共享内存ID） ； 出错 -1

　　3）void *shmat(int shmid, const void *shmaddr,  int shmflg);

　　　　功能：映射共享内存，即把指定的共享内存映射到进程的地址空间用于访问

　　　　参数：shmid 共享内存的id号 ； shmaddr 一般为NULL，表示由系统自动完成映射，如果不为NULL，那么有用户指定

　　　　　　       shmflg：SHM_RDONLY就是当前进程对该共享内存只能进行读操作  0 可读可写

　　　　返回值：成功：完成映射后的地址，出错：-1的地址

　　　　用法：(p = (char *)shmat(shmid，NULL,0)) == (char *)-1  （对-1强转成字符型地址）

　　4）int shmdt(const void *shmaddr);

　　　　功能：取消映射

　　　　参数：要取消的地址

　　　　返回值：成功0 ；失败的-1

　　5）int shmctl(int shmid,  int cmd,  struct shmid_ds *buf);

　　　　功能：(删除共享内存)，对共享内存进行各种操作

　　　　参数：shmid 共享内存的id号 ； cmd IPC_STAT 获得shmid属性信息，存放在第三参数

　　　　　  　  IPC_SET 设置shmid属性信息，要设置的属性放在第三参数

　　　　　　    IPC_RMID:删除共享内存，此时第三个参数为NULL即可

　　　　返回： 成功0 ； 失败-1

　　　　用法：shmctl(shmid,IPC_RMID,NULL);

补充：

1、IPC对象创建后一直存在，直到被显示的删除，及最后一个进程要删除IPC对象

2、每个IPC对象除了有ID之外还有相关联的key值（IPC对象的属性），key值作用，通过key值，不同的进程能够找到打开同一个IPC对象，因为IPC对象创建好以后，他的ID是随机分配的，只有创建IPC对象的进程才能直接获得这个ID，其他进程是不知道这个ID的，其他进程就通过key去获得这个ID，通过key打开同一个IPC对象。key值为0表示私有的。不同的进程用ftok函数，生成的key值要一样，及ftok函数的参数就要保持一致。

例子：

通过终端输入信息，写入到共享内存中，然后打印共享内存中的数据

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <errno.h>

int main(int argc, const char *argv[])
{
    key_t key; //共享内存的唯一标识 key 值
    int shmid; //
    char *p = NULL;

    //  函数原型  key_t ftok(const char *pathname, int proj_id);;
    key = ftok("./app",‘a‘); //创建key值
    if(key < 0)
    {
        perror("fail ftok ");
        exit(1);
    }//共享内存 不存在，创建
    shmid = shmget(key,128,IPC_CREAT|IPC_EXCL|0777);// 创建/打开共享内存，返回id根据id映射
    if(shmid < 0) 
    {
        if(errno == EEXIST)//文件存在时，直接打开文件获取shmid
        {
            printf("file eexist");
            shmid = shmget(key,128,0777); //如果创建了，直接打开
        }
        else
        {
            perror("shmget fail ");
            exit(1);
        }
    }
    p = (char *)shmat(shmid,NULL,0);//映射，返回地址，根据地址操作，错误 返回 -1 的地址
    if( p == (char *)(-1) ) //错误形式判断
    {
        perror("shmat fail ");
        exit(1);
    }

    read(0,p,10);//从终端读数据，写入p指向的空间
    printf("%s\\n",p); //打印p指向空间的内容

    shmdt(p);//解除映射

    //int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);
    shmctl(shmid,IPC_RMID,NULL); //删除

    return 0;
}

测试：终端输入123 写入共享内存中，然后通过共享内存打印出来