linux C 语言开发 (十一) 进程间通讯--共享内存

一、基本介绍
共享内存，顾名思义就是允许两个不相关的进程访问同一个逻辑内存，共享内存是两个正在运行的进程之间共享和传递数据的一种非常有效的方式。不同进程之间共享的内存通常为同一段物理内存。进程可以将同一段物理内存连接到他们自己的地址空间中，所有的进程都可以访问共享内存中的地址。如果某个进程向共享内存写入数据，所做的改动将立即影响到可以访问同一段共享内存的任何其他进程。

二、常用函数

使用共享内存的步骤：

1.调用 shmget()创建共享内存段 id，

2.调用 shmat()将 id 标识的共享内存段加到进程的虚拟地址空间，

3.访问加入到进程的那部分映射后地址空间，可用 IO 操作读写。

常用函数

函数	int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg)
参数 key	由 ftok 生成的 key 标识，标识系统的唯一 IPC 资源
参数 size	需要申请共享内存的大小。在操作系统中，申请内存的最小单位为页，一页是 4k 字节，为了避免内存碎片，我们一般申请的内存大小为页的整数倍。
参数 shmflg	如果要创建新的共享内存，需要使用 IPC_CREAT， IPC_EXCL，如果是已经存在的，可以使用 IPC_CREAT 或直接传 0
返回值	成功时返回一个新建或已经存在的的共享内存标识符，取决于 shmflg 的参数。失败返回-1 并设置错误码。
功能	创建共享内存

函数	key_t ftok(const char *pathname, int proj_id)
头文件	#include <sys/types.h> #include <sys/ipc.h>
参数const char *pathname	文件路径以及文件名
参数 int proj_id	字符
返回值	成功返回 key 值，失败返回-1
功能	建立 IPC 通讯（如消息队列、共享内存时）必须指定一个 ID 值。通常情况下，该 id 值通过 ftok 函数得到。

函数	void shmat(int shmid, const void shmaddr, int shmflg)
头文件	#include <sys/types.h> #include <sys/shm.h>
参数 int shmid	共享内存的标识符，也就是 shmget 函数的返回值
参数 const void *shmaddr	映射到的地址，一般写 NULL， NULL 为系统自动帮我完成映射
参数 int shmflg	通常为 0，表示共享内存可读可写，或者为 SHM_RDONLY，表示共享内存可读可写
返回值	成功返回共享内存映射到进程中的地址，失败返回-1
功能	挂接共享内存

函数	int shmdt(const void *shmaddr)
头文件	#include <sys/types.h> #include <sys/shm.h>
参数 const void *shmaddr	共享内存映射后的地址
返回值	成功返回 0，失败返回-1
功能	去关联共享内存
注意	shmdt 函数是将进程中的地址映射删除，也就是说当一个进程不需要共享内存的时候，就可以使用这个函数将他从进程地址空间中脱离，并不会删除内核里面的共享内存对象。

函数	int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf)
头文件	#include <sys/ipc.h> #include <sys/shm.h>
参数 int shmid	要删除的共享内存的标识符
参数 int cmd	IPC_STAT (获取对象属性) IPC_SET (设置对象属性) IPC_RMID(删除对象)
参数 struct shmid_ds *buf	指定 IPC_STAT (获取对象属性) IPC_SET (设置对象属性) 时用来保存或者设置的属性
功能	销毁共享内存

三、源码分析

#include <stdio.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
int main(void)
{
    int shmid;
    key_t key;
    pid_t pid;
    char *s_addr, *p_addr;
    key = ftok("./a.c", 'a');
    shmid = shmget(key, 1024, 0777 | IPC_CREAT);
    if (shmid < 0)
    {
        printf("shmget is error\n");
        return -1;
    } 
    printf("shmget is ok and shmid is %d\n", shmid);
    pid = fork();
    if (pid > 0)
    {
        p_addr = shmat(shmid, NULL, 0);
        strncpy(p_addr, "hello", 5);
        wait(NULL);
        exit(0);
    } 
    if (pid == 0)
    {
        sleep(2);
        s_addr = shmat(shmid, NULL, 0);
        printf("s_addr is %s\n", s_addr);
        exit(0);
    } 
    return 0;
}

这段代码的主要功能是：

创建一个共享内存段。

创建一个子进程。

父进程向共享内存段写入字符串 "hello"。

子进程等待2秒后，从同一个共享内存段读取并打印该字符串。

四、效果演示