進程間通信之共享內存

        繼學習過進程間通信的兩種方式管道和消息隊列之後,接下來就要學習一個速度最快的

進程間通信的方式——共享內存。

        爲什麼說共享內存是最快的IPC形式呢?因爲它省掉了兩次數據拷貝的過程。一旦這樣的內存映射到共享

他的進程的地址空間,這些進程間數據傳遞不在涉及到內核(就是進程不在通過執行進入內核的系統調用來

傳遞數據)。

       1、共享內存的示意圖

   

          2、共享內存在操作系統這的數據結構:(使用命令 cat  /usr/include/linux/shm.h可查看

詳細數據結構)

    

         3、共享內存的特點

  •       共享內存是最快的IPC形式
  •       共享內存的 生命週期歲內核,刪除時需要使用命令ipcrm -q 手動刪除或者調用接口進行刪除
  •       共享內存 沒有互斥與同步機制  
            在共享內存中有一個nattch ,它可以顯示出當前有幾個進程聯結着這塊共享內存。

          4、共享內存的藉口函數

            (1)共享內存的創建函數

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

             參數:key(非0整數):共享內存段的名字(與消息隊列類似,由ftok()函數獲得);

                     size:共享內存的大小(以頁爲單位,一頁的大小爲4096kB);

                     shmflg:權限標誌,與open函數的mode參數一樣;

              返回值:創建成功返回共享內存的標識符,失敗返回-1

              (2)將共享內存與進程進行連接的連接函數

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

             參數:shm_id: 是由shmget 函數返回的共享內存標識符;

                       shm_addr:指定共享內存連接到當前進程的地址位置,通常爲空,表示讓系統來選擇

共享內存的地址;

                       shm_flg:是一組標誌位,通常爲0;

              返回值:調用成功後返回一個指向共享內存第一個字節的指針,調用失敗返回-1

              (3)共享內存與進程的去關聯函數

              int shmdt(const void *shmaddr);

              參數:shmaddr:是shmat函數返回的地址指針;

              返回值:調用成功返回0,失敗返回-1

             (4)共享內存控制(刪除)函數

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

               參數:shm_id:是shmget函數返回的共享內存標識符;

                      cmd: 控制共享內存要採取的操作,可以取以下三個值(我們要銷燬共享內存,用IPC_RMID即可);                                   buf : 是一個結構體指針,指向共享內存模式和訪問權限的結構體

       5、共享內存的實現

 comm.c

#include "comm.h"

static int commshm(int size,int flags)//利用參數判斷創建還是獲取
{
    key_t key=ftok(PATHNAME,PROJ_ID);
    if(key<0)
    {
        perror("ftok");
        return -1;
    }
    int shmid=shmget(key,size,flags);
    if(shmid<0)
    {
        perror("shmget");
        return -2;
    }
    return shmid;
}
int creatshm(int size)//創建共享內存
{
    return commshm(size,IPC_CREAT|IPC_EXCL|0666);
}
int getshm(int size)//獲取共享內存
{
    return commshm(size,IPC_CREAT);
}
int destroy(int shmid)//銷燬共享內存
{
    if(shmctl(shmid,IPC_RMID,NULL)<0)
    {
        perror("shmctl");
        return -1;
    }
    return 0;
}

comm.h

#ifndef _COMM_H__
#define _COMM_H__

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

#define PATHNAME "."
#define PROJ_ID 0x6666

int creatShm(int size);
int destroyShm(int shmid);
int getshm(int size);

#endif

 server.c

#include "comm.h"

int main()
{
    int shmid=creatshm(1024);
    printf("creat shm succeed!\n");
    char *addr=shmat(shmid,NULL,0);
    sleep(2);
    int i=0;
    while(i++<10)
    {
        printf("client say:%s\n",addr);
        sleep(1);
    }    
    shmdt(addr);
    sleep(5);
    destroy(shmid);
    return 0;
}

client.c

#include "comm.h"

int main()
{
    int shmid=getshm(1024);
    sleep(1);
    char *addr=shmat(shmid,NULL,0);
    sleep(2);
    int i=0;
    while(i<10)
    {
        addr[i]='A'+i;
        i++;
        addr[i]=0;
        sleep(1);
    }
    shmdt(addr);
    sleep(1);
    return 0;
}

makefile

.PHONY:all
all:server client

server:server.c comm.c
	gcc -o $@ $^

client:client.c comm.c
	gcc -o $@ $^


.PHONY:clean
	rm -f client server

     測試過程及結果:

        當我們寫完Makefile後,make進行編譯,然後運行./server進行創建共享內存

                      

            在共享內存中,我們也可以用命令ipcs -m查看共享內存,也可用ipcrm -m+編號進行刪除。

            

         共享內存就這樣完成了。











 

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