進程間通信-共享內存

共享內存：使得多個進程可以訪問同一塊內存空間，是最快的可用IPC通信形式。是針對其他通信機制運行效率較低而設計的，往往與其它通信機制，如信號量結合使用，來達到進程間的同步及互斥。

機制如下：

特點：

1.內存共享是進程間通信速度最快的：

由上圖可知，內存共享是進程1從其地址空間直接寫到物理內存中，進程2則直接通過地址空間虛擬地址從內存中取，不需要通過進入內核來傳遞消息，而消息隊列，信號量則都要在內核開闢一塊空間，進程通信傳遞需從用戶區拷貝到內核區，再從內核區拷貝到用戶區，所以其不涉及內核的拷貝，所以其效率較高。

2.共享內存不帶任何同步、互斥機制，所以其一般都與信號量匹配使用；

3.共享內存開闢在物理內存上，所以其生命週期爲隨內核。

Linux下共享內存的兩條命令：

ipcs   -m  ;           //查看共享內存
ipcrm -m  <shmid>;    //刪除共享內存

共享內存函數：

1.創建共享內存：

函數：

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

參數：

key:共享內存唯一的鍵值，用ftok()函數獲取；

size:申請的內存大小，一般爲頁的整數倍，因爲系統分配的大小始終爲頁的整數倍，1頁=4k；

shmflag:IPC_CREAT(單獨使用沒有創建共享內存，創建新的共享內存，若有，則返回存在的共享內存),IPC_EXCL（與IPC_CREAT合用，不存在，創建新的，存在返回錯誤碼）；

返回值：

成功返回共享內存id,失敗返回錯誤碼。

2.刪除共享內存：

函數：

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

參數：

shmid:共享內存id;

cmd:刪除時設爲IPC_IMID;

buf:對共享內存的修改或對其查看，若cmd設爲IPC_IMID,則設爲NULL；

3.共享內存的掛接：

函數：（此函數用法與malloc()相同）

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

參數：

shmid:共享內存id;

shmaddr:共享內存與指定虛擬地址建立映射關係，一般設爲NULL,即由操作系統安排；

shmflg:一般設爲缺省0；

返回值：

建立映射關係後返回的虛擬地址。

4.與共享內存斷開聯繫：

函數：

int shmdt(const void* shmaddr);

參數：

shmaddr:shmat()函數的返回值虛擬地址；

代碼實現：

comm.h

#ifndef _COMM_H__
#define _COMM_H__

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

#define PATH "."
#define PROJ_ID 0x6666

int creatShm(int size);    //創建 
int getShm(int size);     //獲取 
int destroyShm(int shmid);  //刪除 

#endif   //_COMM_H__

server.c（讀打印）

#include "comm.h"

int main()
{
	int shmid=creatShm(4096);   //創建共享內存 
    //printf("create success!!!  shmid:%d\n",shmid); 
	
	sleep(3);
	char* addr=shmat(shmid,NULL,0);  //使當前進程與共享內存掛接 ，此函數返回進程虛擬地址 
	int i=0;                         //第二個參數爲指定的虛擬地址，一般由操作系統指定，所以設爲null 
	while(i<26)
	{
		printf("%s\n",addr);      //打印地址（讀共享內存處內容）處內容    
		sleep(1);		
		++i;
	}
	
	shmdt(addr);    //使當前進程與共享內存斷開關聯 

	int ret=destroyShm(shmid);
	//printf("destroy success. ret:%d\n",ret);

	return 0;
}

client.c(寫)

#include "comm.h"

int main()
{
	int shmid=getShm(4096);   //獲取已創建好的共享內存 
	printf("getShm success!!  shmid:%d\n",shmid);
	
	char* addr=shmat(shmid,NULL,0);    //使當前進程與共享內存掛接 ，此函數返回進程虛擬地址 
	int i=0;
	while(i<26)
	{
		addr[i]='A'+i;   //向共性內存處寫內容 
		sleep(1);
		++i;
		addr[i]=0;
	}

	shmdt(addr);    //使當前進程與共享內存斷開關聯
	return 0;
}

comm.c

#include "comm.h"

static int commShm(int size,int flags)   
{
	key_t _key=ftok(PATH,PROJ_ID);
	if(_key<0)
	{
		perror("ftok");
		return -1;
	}
	int shmid=shmget(_key,size,flags);  //創建或獲取共享內存 參數size爲頁的整數倍(會自動調整)  1頁=4k
	if(shmid<0)
	{
		perror("shmget");
		return -2;
	}
	return shmid;
}


int creatShm(int size)
{
	return commShm(size,IPC_CREAT|IPC_EXCL|0666);
}

int getShm(int size)
{
	return commShm(size,IPC_CREAT);
}

int destroyShm(int shmid)
{
	if(shmctl(shmid,IPC_RMID,NULL)<0)  //立即刪除shmid標識的共享內存 
	{
		perror("destroy:shmctl");
		return -1;
	}
	return 0;
}

效果如下：