linux IPC---共享內存

共享內存

共享內存是允許兩個或多個進程共享同一塊內存區域，因爲進程可以直接讀寫內存，不需要任何數據的拷貝，這是一種最快的進程間通信方式。共享內存是多進程之間的通信方法 ,這種方法通常用於一個程序的多進程間通信，實際上多個程序間也可以通過共享內存來傳遞信息。當然，多個進程同時訪問共享區就得需要一些同步機制，如信號量或互斥鎖等，這些以後再記錄，本文先講最簡單的共享內存使用方式。

linux共享內存操作的四個函數

shmget函數：創建一個共享內存對象並返回共享內存標識符。
shmat函數：把創建的共享內存映射到具體的進程空間去，映射後就可以在本進程使用這塊地址。
shmctl函數：共享內存管理，完成對共享內存的控制。
shmdt函數：撤銷映射共享內存，但是並不刪除所指定的共享內存區，而只是將先前用shmat函數連接好的共享內存脫離目前的進程。

shmget 函數

#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
int shmget(key_t key,int size,int shmflg)

返回值：若成功，返回共享內存段標識符；若出錯，返回-1
參數說明：

• Key：IPC_PRIVATE (爲0，比較常見的一種)
• Size：共享內存區大小
• Shmflg：同 open 函數的權限位，也可以用八進制表示法

shmat函數

#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
char *shmat(int shmid,const void *shmaddr,int shmflg)

返回值：若成功，返回被映射的段地址；若出錯，返回-1
參數說明：

• shmid：要映射的共享內存區標識符
• shmaddr：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）
• Shmflg
  - SHM_RDONLY：共享內存只讀
  - 默認 0：共享內存可讀寫

shmctl函數

#include <sys/types.h>
#include <sys/shm.h>
int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf)

返回值：若成功，返回0；若出錯，返回-1
參數含義：

• 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shmid_ds結構體。

以下是 shmid_ds 結構：

struct shmid_ds  
{  
    struct ipc_perm shm_perm;   /* operation permission struct */  
    size_t          shm_segsz;  /* size of segment in bytes */  
    pid_t           shm_lpid;   /* pid of last shmop() operation */  
    pid_t           shm_cpid;   /* pid of creator */  
    shmatt_t        shm_nattch; /* number of current attaches */  
    time_t          shm_atime;  /* last-attach time */  
    time_t          shm_dtime;  /* last-detach time */  
    time_t          shm_ctime;  /* last-change time */  
}; 

shmdt函數

#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
int shmdt(const void *shmaddr)

返回值：若成功，返回0；若出錯，返回-1
參數說明：

• Shmaddr：被映射的共享內存段地址

示例程序

/* share_memory.c*/

#include <unistd.h>  
#include <stdio.h>  
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>

#include <sys/shm.h>
#define BUFF 1024
int main ()   
{   
    int shmid;
    pid_t pid; 
    char *shmaddr;//共享內存地址
    /*創建共享內存*/
    if((shmid=shmget(IPC_PRIVATE,BUFF,0666))<0)
    {
        perror("shmget");
        exit(-1);
    }
    else
        printf("Create shared memory，id = %d\n",shmid);

    if ((pid = fork()) < 0)
    {
        perror("fork");
        exit(-1);
    }
    else if (pid == 0) //子進程
    {
        /*映射共享內存*/
        if((shmaddr=shmat(shmid,0,0))<(char *)0)
        {
            perror("shmat");
            exit(-1);
        }
        else
            printf("I am child，shmat shared memory success\n"); 
        //子進程往共享內存寫數據
        strcpy( shmaddr, "from child process\n");
        //snprintf(shmaddr, 13, "%012d", 12345);
        //本函數調用並不刪除所指定的共享內存區，而只是將先前用shmat函數連接（attach）好的共享內存脫離（detach）目前的進程
        shmdt(shmaddr);
        return 0;
    }
    else //父進程
    {
        //保證子進程已經往共享內存寫入數據了
        sleep(2);
        /*映射共享內存*/
        if((shmaddr=shmat(shmid,0,0))<(char *)0)
        {
            perror("shmat");
            exit(-1);
        }
        else
            printf("I am parent，shmat shared memory success\n");
        //讀取共享內存的數據
        printf("read from share memory: %s",shmaddr);
        shmdt(shmaddr);
        //等待子進程退出
        waitpid(pid,NULL,0);
        exit(0);
    }
    return 0;  
}

實驗結果：

ubuntu:~/test/process_test$ ./share_memory
Create shared memory，id = 0
I am child，shmat shared memory success
I am parent，shmat shared memory success
read from share memory: from child process

以上程序，我們調用shmget函數創建共享內存區，然後調用fork函數創建子進程，在子進程中調用shmat映射共享內存地址，然後往共享內存區寫數據。在父進程中，同樣調用shmat函數映射共享內存區，然後從共享內存區讀取子進程寫入的數據。

共享內存的簡單應用就說到這了，下次講消息隊列。