進程間通信——共享內存

共享內存

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進程間通信的本質是讓不同的進程訪問一塊公共的資源。

1、共享內存是進程間通信最快的方式（爲什麼）

2、共享內存不提供任何的同步與互斥關係。（由用戶維護，可以用信號量）

以下圖解釋了問題1，原因是，由於共享內存的機制，兩個進程不需要拷貝拷貝數據，這個特點可能在數據較少的情況下看不出來，但是數據較多時，優勢較爲明顯。

下圖是shmat之前之後的共享內存示意圖：（shmget獲得共享內存後需要掛接）

函數：

用於Linux進程通信共享內存。共享內存函數由shmget、shmat、shmdt、shmctl四個函數組成。

shmat(把共享內存區對象映射到調用進程的地址空間)

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

參數：

shmid	共享內存標識符
shmaddr	指定共享內存出現在進程內存地址的什麼位置，直接指定爲NULL讓內核自己決定一個合適的地址位置
shmflg	如果設置爲SHM_RDONLY是隻讀模式，其他爲讀寫模式

返回值：成功返回附加好的共享內存地址

shmdt(斷開共享內存連接)

int shmdt(const void *shmaddr)

參數：

shmaddr：連接的共享內存的起始地址

返回值：成功返回0

shmget(得到一個共享內存標識符或創建一個共享內存對象)

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

參數：

key	大於0的32位整數：視參數shmflg來確定操作。通常要求此值來源於ftok返回的IPC鍵值
size	大於0的整數：新建的共享內存大小，以字節爲單位
flags	有IPC_CREAT和IPC_EXCL（用法同前面寫的一致）

返回值：成功返回共享內存標示符

注：system V分配內存的方法以頁爲基本單位，一般以頁的整數倍分配。

shmctl完成對共享內存的控制

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

參數：

	shmid	共享內存標識符
	cmd	IPC_STAT：得到共享內存的狀態，把共享內存的shmid_ds結構複製到buf中
		IPC_SET：改變共享內存的狀態，把buf所指的shmid_ds結構中的uid、gid、mode複製到共享內存的shmid_ds結構內
		IPC_RMID：刪除這片共享內存
	buf	共享內存管理結構體。具體說明參見共享內存內核結構定義部分

共享內存實現通信的例子

comm.h

#pragma once
#include<errno.h>
#include<sys/ipc.h>
#include<sys/shm.h>
#include<string.h>
#define _PATH_NAME_ "/temp"
#define _PROJ_ID_ 0x6666

int create_shm(int size);
int get_shm();
int destory_shm(int shm_id);
void* shm_at(int shm_id);
int shm_dt(void*shmaddr);

comm.c

#include"comm.h"

static int comm_create_shm(int size,int flags)
{
    key_t _key = ftok(_PATH_NAME_,_PROJ_ID_);
    if(_key<0)
    {
        perror("ftok");
        return -1;
    }
//    int shm_id=shmget(_key,size,IPC_CREAT | IPC_EXCL);

    int shm_id=shmget(_key,size,flags);
    if(shm_id < 0)
    {
        perror("shmget");
        return -2;
    }
    return shm_id;
}

int create_shm(int size)
{
    int flags = IPC_CREAT | IPC_EXCL|0666;
    return  comm_create_shm(size,flags);
}
int get_shm()
{
    
    int flags = IPC_CREAT;
    return  comm_create_shm(0,flags);
}
int destory_shm(int shm_id)
{
    if(shmctl(shm_id,IPC_RMID,NULL)<0)
    {    
        perror("shmctl");
        return -1;
    }
    return 0;
}

void* shm_at(int shm_id)
{
    return shmat(shm_id,NULL,0);
}
int shm_dt(void* shmaddr)
{
    return shmdt(shmaddr);
}

server.c

#include"comm.c"

int main()
{
    int shm_id = create_shm(4096);
    sleep(5);
    char* buf = (char*)shm_at(shm_id);
    sleep(1);
    sleep(1);
    while(1)
    {
        printf("%s\n",buf);
        sleep(1);
        if(strcmp(buf,"AAAAA") == 0)
        {
            break;
        }
    }
    shm_dt(buf);
    sleep(5);
    destory_sem(sem_id);
    return 0;
}

client.c

#include"comm.c"

int main()
{
    int shm_id = get_shm();
    char* buf = (char*)shm_at(shm_id);
    int index = 0;
    while(1)
    {
        buf[index++]='A';
        buf[index]='\0';
        sleep(1);
        if(index>5)
        {
            break;
        }
    }
    sleep(5);
    shm_dt(buf);
    sleep(5);
    return 0;
}