Linux 進程間的通信(二)---共享內存通信

Linux 進程間的通信(二)—共享內存通信

共享內存通信簡介

  共享內存可以說是最有用的進程間通信方式，也是最快的IPC形式。兩個不同進程A、B共享內存的意思是，同一塊物理內存被映射到進程A、B各自的進程地址空間。進程A可以即時看到進程B對共享內存中數據的更新，反之亦然。由於多個進程共享同一塊內存區域，必然需要某種同步機制，互斥鎖和信號量都可以.
  主要有以下幾個API：shmget()、shmat()、shmdt()及shmctl()。

shmget（）用來獲得共享內存區域的ID，如果不存在指定的共享區域就創建相應的區域。

shmat()把共享內存區域映射到調用進程的地址空間中去，這樣，進程就可以方便地對共享區域進行訪問操作。

shmdt()調用用來解除進程對共享內存區域的映射。Shmctl（）實現對共享內存區域的控制操作。

---

shmget函數

  shmget函數的作用是在內存中獲得一段共享內存區域。shmget函數原型如下：
     #include <sys/types.h>
     #include <sys/ipc.h>
     #include <sys/shm.h>
     int shmget(key_t key,int size,int shmflg)
  函數返回值：該系統調用成功則返回共享內存段標識符ID，即shmid；若出錯則返回-1。

  函數傳入參數key爲IPC結構的鍵值，通常取常量IPC_PRIVATE；參數size爲該共享內存區大小，如果創建一個新的區域，必須指定其size參數。如果引用一個已有的區域，則size應該爲0；
  參數shmflg:
    0：取共享內存標識符，若不存在則函數會報錯
    IPC_CREAT：當shmflg&IPC_CREAT爲真時，如果內核中不存在鍵值與key相等的共享內存，則新建一個共享內存；如果存在這樣的共享內存，返回此共享內存的標識符
    IPC_CREAT|IPC_EXCL：如果內核中不存在鍵值與key相等的共享內存，則新建一個共享內存；如果存在這樣的共享內存則報錯

---

shmat函數

  映射共享內存，使用函數shmat，它的作用是創建的共享內存映射到具體的進程空間去。shmat函數原型如下：
     #include <sys/types.h>
     #include <sys/ipc.h>
     #include <sys/shm.h>
     char *shmat(int shmid,const void *shmaddr,int shmflg)
  函數傳入參數shmid爲通過shmget得到的共享內存區標識符ID；參數shmaddr表示 將共享內存映射到指定位置，若爲0則表示把該段共享內存映射到調用進程的地址空間，推薦採用這個參數；參數shmflg爲選項位用來設置權限，常用的選項是SHM_RDONLY，表示以只讀的方式共享內存，默認爲0表示以讀寫的方式共享內存。
  函數返回值：調用成功則返回被映射的段地址，否則返回−1。

---

shmdt函數

  Shmdt函數用來撤銷映射，其函數原型如下：
     #include <sys/types.h>
     #include <sys/ipc.h>
     #include <sys/shm.h>
     int shmdt(const void *shmaddr)
  傳入參數Shmaddr表示被映射的共享內存段地址。函數成功則返回0，否則返回−1。

---

案例

sharwrite.c

/* ************************************************************************
 *       Filename:  sharewrite.c
 *    Description:  
 *        Version:  1.0
 *        Created:  05/09/2020 02:45:05 AM
 *       Revision:  none
 *       Compiler:  gcc
 *         Author:  YOUR NAME (WCT), 
 *        Company:  
 * ************************************************************************/

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

typedef struct{
	char name[4];
	int age;
} people;

int main(int argc, char** argv)
{
	int shm_id,i;
	key_t key;
	char temp;
	people *p_map;
	char* name = "/home/wct/IPC";
	key = ftok(name,0); // 將文件或目錄路徑轉換爲鍵值
	if(key==-1){
		perror("ftok error");
	}
	shm_id=shmget(key,4096,IPC_CREAT); 
	if(shm_id==-1)
	{
		perror("shmget error");
		return -1;
	}
	p_map=(people*)shmat(shm_id,NULL,0);
	temp='a' - 1;
	for(i = 0;i<10;i++)
	{
		temp+=1;
		memcpy((*(p_map+i)).name,&temp,1);
		(*(p_map+i)).age=20+i;
	}
	if(shmdt(p_map)==-1){
		perror(" detach error ");
	}

	return 0;
}

shareread.c

/* ************************************************************************
 *       Filename:  shareread.c
 *    Description:  
 *        Version:  1.0
 *        Created:  05/09/2020 03:08:12 AM
 *       Revision:  none
 *       Compiler:  gcc
 *         Author:  YOUR NAME (), 
 *        Company:  
 * ************************************************************************/

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

typedef struct{
	char name[4];
	int age;
} people;

int main(){
	int shm_id, i;
	key_t key;
	people * p_map;
	key = ftok("/home/wct/IPC", 0); // 將文件或目錄路徑轉換爲鍵值
	if( key == -1 ){
		perror("ftok error");
	}

	shm_id = shmget(key, 4096, IPC_CREAT);
	if( shm_id == -1 ){
		perror("shmget error");
		return -1;
	}

	p_map = ( people * ) shmat(shm_id, NULL, 0);
	for( i = 0; i < 10; i ++ ){
		printf("name: %s\tage: %d\n", ( * ( p_map + i)).name, ( *( p_map + i )).age);
	}

	if( shmdt( p_map) == -1 ){
		perror("detach error");
	}

	return 0;
}

編譯運行

  編譯後直接 ./運行會發現程序出現段錯誤，這是權限原因，加上sudo 即可。

  當然了這裏不能同時運行這兩個程序，因爲這裏沒有加任何的同步機制。你可以自行加上同步機制，然後就可以同時運行了。