Linux进程间通讯之共享内存

进程间通讯之共享内存

1、什么是共享内存

顾名思义，共享内存就是容许两个不相关的进程访问同一个逻辑内存。共享内存是在两个正在运行的进程之间共享和传递数据的一种很是有效的方式。不一样进程之间共享的内存一般安排为同一段物理内存。进程能够将同一段共享内存链接到它们本身的地址空间中，全部进程均可以访问共享内存中的地址，就好像它们是由用C语言函数malloc分配的内存同样。而若是某个进程向共享内存写入数据，所作的改动将当即影响到能够访问同一段共享内存的任何其余进程。

特别提醒：共享内存并未提供同步机制，也就是说，在第一个进程结束对共享内存的写操做以前，并没有自动机制能够阻止第二个进程开始对它进行读取。因此咱们一般须要用其余的机制来同步对共享内存的访问，例如信号量。

（信号量参考http://11418774.blog.51cto.com/11408774/1833222）。

2、共享内存的使用

与信号量同样，在Linux中也提供了一组函数接口用于使用共享内存，并且使用共享共存的接口还与信号量的很是类似，并且比使用信号量的接口来得简单。它们声明在头文件 sys/shm.h中。

一、shmget函数

该函数用来建立共享内存，它的原型为：

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

第一个参数，与信号量的semget函数同样，程序须要提供一个参数key（非0整数），它有效地为共享内存段命名，shmget函数成功时返回一个与key相关的共享内存标识符（非负整数），用于后续的共享内存函数。调用失败返回-1.

不相关的进程能够经过该函数的返回值访问同一共享内存，它表明程序可能要使用的某个资源，程序对全部共享内存的访问都是间接的，程序先经过调用shmget函数并提供一个键，再由系统生成一个相应的共享内存标识符（shmget函数的返回值），只有shmget函数才直接使用信号量键，全部其余的信号量函数使用由semget函数返回的信号量标识符。

第二个参数，size以字节为单位指定须要共享的内存容量

第三个参数，shmflg是权限标志，它的做用与open函数的mode参数同样，若是要想在key标识的共享内存不存在时，建立它的话，能够与IPC_CREAT作或操做。共享内存的权限标志与文件的读写权限同样，举例来讲，0644,它表示容许一个进程建立的共享内存被内存建立者所拥有的进程向共享内存读取和写入数据，同时其余用户建立的进程只能读取共享内存。

二、shmat函数

第一次建立完共享内存时，它还不能被任何进程访问，shmat函数的做用就是用来启动对该共享内存的访问，并把共享内存链接到当前进程的地址空间。它的原型以下：

void *shmat(int shm_id, const void *shm_addr, int shmflg);

第一个参数，shm_id是由shmget函数返回的共享内存标识。

第二个参数，shm_addr指定共享内存链接到当前进程中的地址位置，一般为空，表示让系统来选择共享内存的地址。

第三个参数，shm_flg是一组标志位，一般为0。

调用成功时返回一个指向共享内存第一个字节的指针，若是调用失败返回-1.

三、shmdt函数

该函数用于将共享内存从当前进程中分离。注意，将共享内存分离并非删除它，只是使该共享内存对当前进程再也不可用。它的原型以下：

int shmdt(const void *shmaddr);

参数shmaddr是shmat函数返回的地址指针，调用成功时返回0，失败时返回-1.

四、shmctl函数

与信号量的semctl函数同样，用来控制共享内存，它的原型以下：

int shmctl(int shm_id, int command, struct shmid_ds *buf);

第一个参数，shm_id是shmget函数返回的共享内存标识符。

第二个参数，command是要采起的操做，它能够取下面的三个值 ：

    IPC_STAT：把shmid_ds结构中的数据设置为共享内存的当前关联值，即用共享内存的当前关联值覆盖shmid_ds的值。

    IPC_SET：若是进程有足够的权限，就把共享内存的当前关联值设置为shmid_ds结构中给出的值

    IPC_RMID：删除共享内存段

第三个参数，buf是一个结构指针，它指向共享内存模式和访问权限的结构。

shmid_ds结构至少包括如下成员：

struct shmid_ds

{

    uid_t shm_perm.uid;

    uid_t shm_perm.gid;

    mode_t shm_perm.mode;

};

举个例子

建立一个共享内存，两个进程一个读，一个写，没有同步机制，写进程每隔1秒往内存中写一个‘A’，而后读进程每隔1秒读出共享内存中的数据并打印出来。

工程文件：

comm.h：封装所需的函数声明

comm.c：函数的实现

sever.c：服务端（读进程）

client.c：客户端（写进程）

comm.h

#pragma once

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

#define _PROJ_NAME_ "./tmp"
#define _PROJ_ID_ 0x6666

int create_shm(int size);
int get_shm();
int destory_shm(int shm_id);
void* attach(int shm_id);
int detach(void* addr);

comm.c

#include "comm.h"

static int comm_shm(int size, int flag)
{
    key_t _key = ftok(_PROJ_NAME_, _PROJ_ID_);
    if(_key < 0)
    {
        perror("ftok");
        return -1;
    }

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

int create_shm(int size)
{
    int flag = IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0644;
    return comm_shm(size, flag);
}

int get_shm()
{
    int flag = IPC_CREAT;
    return comm_shm(0, flag);
}

int destory_shm(int shm_id)
{
    int ret = shmctl(shm_id, IPC_RMID, NULL);
    if(ret < 0)
    {
        perror("shmctl");
        return -1;
    }
    return 0;
}

void* attach(int shm_id)
{
    return shmat(shm_id, NULL, 0);
}

int detach(void* addr)
{
    return shmdt(addr);
}

sever.c

//sever.c

#include "comm.h"

int main()
{
    int shm_id = create_shm(4097);
    void* addr = attach(shm_id);
    while(1)
    {
        printf("%s\n", (char* )addr);
        sleep(1);
    }

    detach(addr);
    destory_shm(shm_id);

    return 0;
}

client.c

//client.c

#include "comm.h"

int main()
{
    int shm_id = get_shm();
    char* addr = (char* )attach(shm_id);

    int index = 0;
    while(1)
    {
        addr[index++] = 'A';
        addr[index] = '\0';
        sleep(1);
    }

    detach(addr);

    return 0;
}

运行结果