共享内存区域是被多个进程共享的一部分物理内存
多个进程都可把该共享内存映射到自己的虚拟内存空间,所有用户空间的进程若要操作共享内存,都要将其映射到自己虚拟内存空间中,通过映射的虚拟内存空间地址去操作共享内存,从而达到进程间的数据通信。
共享内存是进程间共享数据的一种最快的方法,一个进程向共享内存区域写入了数据,共享这个内存区域的所有进程就可以立刻看到其中的内容。
本身不提供同步进制,可通过信号量进行同步
提升数据处理效率,一种效率最高IPC机制
实现共享内存的步骤如下:
(1) 创建内存共享区
进程1通过操作系统提供的api从内存中申请一块共享区域,linux系统中可以通过shmget函数实现,生成的共享内存块与某个特定的key进行绑定。
(2) 映射共享内存到进程1中
在linux环境中,可以通过shmat实现。
(3)映射共享内存到进程2中
进程2通过进程1的shmget函数和同一个key值,然后执行shmat,将这个内存映射到进程2中。
(4)进程1与进程2中相互通信
共享内存实现两个映射后,可以利用该区域进行信息交换,由于没有同步机制,需要参与通信的进程自己协商处理。
(5)撤销内存映射关系
完成通信之后,需要撤销之前的映射操作,通过shmdt函数实现。
(6)删除共享内存区
在linux中通过shctl函数来实现。
具体函数介绍:
1)创建共享内存
所需头文件:
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
int shmget(key_t key, size_t size,int shmflg);
功能:
创建或打开一块共享内存区。
参数:
key:进程间通信键值,ftok() 的返回值。
size:该共享存储段的长度(字节)。
shmflg:标识函数的行为及共享内存的权限,其取值如下:
IPC_CREAT:如果不存在就创建
IPC_EXCL: 如果已经存在则返回失败
位或权限位:共享内存位或权限位后可以设置共享内存的访问权限,格式和 open() 函数的 mode_t 一样(open() 的使用请点此链接),但可执行权限未使用。
返回值:
成功:共享内存标识符。
失败:-1。
2)共享内存映射
所需头文件:
#include <sys/types.h>
#include <sys/shm.h>
void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg);
功能:
将一个共享内存段映射到调用进程的数据段中。简单来理解,让进程和共享内存建立一种联系,让进程某个指针指向此共享内存。
参数:
shmid:共享内存标识符,shmget() 的返回值。
shmaddr:共享内存映射地址(若为 NULL 则由系统自动指定),推荐使用 NULL。
shmflg:共享内存段的访问权限和映射条件( 通常为 0 ),具体取值如下:
0:共享内存具有可读可写权限。
SHM_RDONLY:只读。
SHM_RND:(shmaddr 非空时才有效)
返回值:
成功:共享内存段映射地址( 相当于这个指针就指向此共享内存 )
失败:-1
3)解除共享内存映射
所需头文件:
#include <sys/types.h>
#include <sys/shm.h>
int shmdt(const void *shmaddr);
功能:
将共享内存和当前进程分离( 仅仅是断开联系并不删除共享内存,相当于让之前的指向此共享内存的指针,不再指向)。
参数:
shmaddr:共享内存映射地址。
返回值:
成功:0
失败:-1
4)共享内存控制
所需的头文件:
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);
功能:
共享内存属性的控制。
参数:
shmid:共享内存标识符。
cmd:函数功能的控制,其取值如下:
IPC_RMID:删除。(常用 )
IPC_SET:设置 shmid_ds 参数,相当于把共享内存原来的属性值替换为 buf 里的属性值。
IPC_STAT:保存 shmid_ds 参数,把共享内存原来的属性值备份到 buf 里。
SHM_LOCK:锁定共享内存段( 超级用户 )。
SHM_UNLOCK:解锁共享内存段。
SHM_LOCK 用于锁定内存,禁止内存交换。并不代表共享内存被锁定后禁止其它进程访问。其真正的意义是:被锁定的内存不允许被交换到虚拟内存中。这样做的优势在于让共享内存一直处于内存中,从而提高程序性能。
buf:shmid_ds 数据类型的地址(具体类型请点此链接 ),用来存放或修改共享内存的属性。
返回值:
成功:0
失败:-1
实例:利用共享内存实现银行取款(Linux多线程的实例)
补充资料:https://blog.youkuaiyun.com/qq_33336155/article/details/51880897