linux進程間的通信--共享內存

1.核心理論

• 共享內存概念：共享內存是IPC機制中的一種。顧名思義，它允許兩個不相關的進程訪問同一段內存，這是傳遞數據的一種非常有效的方式。
  通俗的講，共享內存就是進程A產生的數據放在內存中某個位置，進程B可以從這個內存位置訪問B產生的數據

2.函數學習

• 共享建立內存步驟：新建共享內存塊→映射到進程內存空間→斷開與進程的聯繫→刪除共享內存塊

• 創建共享內存
  函數名:shmget
  函數原型:int shmget(key_t key,size_t size,int shmflg)
  函數功能:創建或者獲取共享內存，並返回其描述符id
  所屬頭文件:sys/ipc.h sys/shm.h
  返回值: 成功：返回創建或者獲取共享內存的描述符id，失敗：-1
  參數說明： key：共享內存的鍵值，size共享內存大小，shmflg：打開標誌，如果使用了IPC_CREAT,則會新創建一塊共享內存

• 映射共享內存
  函數名: shmat
  函數原型: void *shmat(int shmid,const void *shmaddr,int shmflg)
  函數功能: 把shmid指定的共享內存映射到進程內存空間
  所屬頭文件: sys/types.h sys/shm.h
  返回值: 成功：返回映射到進程地址空間的內存地址，失敗：-1
  參數說明： shmid：要映射的共享內存的描述符 shmaddr： 指定映射之後的地址，但一般情況下都讓該參數爲null，表明讓linux系統自動的選擇映射地址。shmflg：標誌

• 分離共享內存
  函數名: shmdt
  函數原型: int shmdt(const void *shaddr)
  函數功能: 從進程地址空間中斷掉與進程之間的聯繫
  所屬頭文件: sys/types.h sys/shm.h
  返回值: 成功：0，失敗：-1
  參數說明： shmaddr： 指明要斷掉的共享內存的映射地址

• 刪除共享內存
  函數名: shmctl
  函數原型: int shmctl(int shmid,int cmd,struct shmid_ds *buf)
  函數功能: 控制共享內存
  所屬頭文件: sys/ipc.h sys/shm.h
  返回值: 成功：根據不同的操作返回不同的值。 失敗：-1
  參數說明： shmid：要控制的共享內存的id cmd：決定執行什麼樣的控制操作，如：IPC_RMID(表示刪除操作) buf：獲取linux描述共享內存的shmid_ds結構基本不使用該參數。

3.綜合實例

• write進程：
  （1）新建一個共享內存
  （2）映射共享內存到進程空間
  （3）循環
  等待字符輸入
  寫入共享內存
  （4）脫離共享內存

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

#define TEXT_SZ 2048

struct shared_use_st 
{
    int written_by_you;
    char some_text[TEXT_SZ];
};


int main()
{
    int running = 1;
    int shmid;
    struct shared_use_st *shared_stuff;
    char buffer[TEXT_SZ];

    //1.creat share memery
    shmid = shmget((key_t)1234,sizeof(struct shared_use_st),IPC_CREAT);
    if(shmid == -1)
    {
        printf("creat share memery fail!");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    //2.associate share memmery
    shared_stuff = (struct share_use_st *)shmat(shmid,NULL,0);

    //3.circulation
    while(running)
    {
        while (shared_stuff->written_by_you == 1)//init written_by_you = 0 ,
        {                   //wait fgets input and after input written_by_you = 1.
            sleep(1);
            printf("wait read process!\n");
        }
    //3.1.get user input
        fgets(buffer,TEXT_SZ,stdin);

    //3.2.remove string to share memery
        strncpy(shared_stuff->some_text,buffer,TEXT_SZ);
        shared_stuff->written_by_you = 1;

        if (strncpy(buffer,"end",3) == 0)
            running = 0;

    }
    //4.break away from share memery
    shmdt((const void *)shared_stuff);

    return 0;
}

• read進程
  （1）新建共享內存
  （2）映射共享內存到讀進程空間
  （3）循環
  打印共享內存的字符串知道收到結束的通知
  （4）脫離共享內存
  （5）因爲write進程先結束，故刪除共享內存就有read進程負責

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

#define TEXT_SZ 2048

struct shared_use_st 
{
    int written_by_you;
    char some_text[TEXT_SZ];
};

int main()
{
    int running = 1;
    int shmid;
    struct shared_use_st *shared_stuff;

    //1.creat share memery
    shmid = shmget((key_t)1234,sizeof(struct shared_use_st),IPC_CREAT);
    if(shmid == -1)
    {
        printf("creat share memery fail!");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    //2.map share memery
    shared_stuff = (struct share_use_st *)shmat(shmid,NULL,0);

    //3.loop print share memery
    while (running)
    {   
        if (shared_stuff->written_by_you == 1)//init written_by_you = 0
        {
            printf("write process write %s\n",shared_stuff->some_text);
            shared_stuff->written_by_you = 0;

            if (strncpy(shared_stuff->some_text,"end",3) == 0)
                running = 0;
        }
    }


    //4.break away from share memery
    shmdt((const void *)shared_stuff);
    //5.delete share memery
    shmctl(shmid,IPC_RMID,0);

    return 1;
}