信号通信之共享内存

一、共享内存的概念

共享内存就是允许多个不相关的进程访问的同一个物理内存。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最快的方法，不同进程之间共享的内存通常安排为同一段物理内存。进程可以将同一段共享内存连接到它们自己的地址空间中，所有进程都可以访问共享内存中的地址。而如果某个进程向共享内存写入数据，所做的数据变化将立即影响到可以访问同一段共享内存的任何其他进程且这些进程能够看到其中内容的变化。

二、共享内存的缺点和优点：

优点：

使用共享内存进行进程间的通信的速度快，而且函数的接口也简单，数据的共享还使进程间的数据不用传送，而是直接访问内存，也加快了程序的效率，不要求通信的进程有一定的父子关系。

缺点：共享内存没有进程间通信的同步机制，这也使得多个进程访问共享内存时需考虑进程间通信时数据的可靠性问题，通常利用如信号量来使得进程间通信的准确。

三、实现共享内存有哪几个步骤？

（1）      创建共享、打开共享内存、使用shmget函数

（2）      映射共享内存，将这段创建的共享内存映射到具体的进程空间去，使用shmat函数

（3）      分离共享内存

（4）      控制、删除共享内存

四、shmget：

函数的作用：在内核中创建共享内存

函数的原型：int shmget(key_t key,int size,int shmflg);

参数：key:标识共享内存的键值（共享内存的两个进程的键值需要相同），当Key的取值为IPC_PRIVATE时，函数将创建一块新的共        享内存；当key为0而参数shmflg中又设置IPC_PRIVATE这个标志，同样会创建一块新的共享内存。

    size：要创建的内存的大小

    shmflg：①IPC_CREAT:如果共享内存不存在，则创建一个共享内存，否则打开共享内存

         ②IPC_EXCL：只有在共享内存不存在的时候，新的共享内存才建立，否则就产生错误。IPC_EXCL本身的意义不大，           和IPC_CREAT一起使用保证所得对象为新建的内存。

头文件：#include<sys/ipc.h>

     #include<sys/shm.h>

返回值：成功，返回共享内存标识符；

     失败，返回-1

 

五、shmat函数

函数的作用：映射共享内存到进程各自的内存空间中

函数的原型：void *shmat(int shmid,const void *addr,int shmflg);

参数：shmid：共享内存的标识符

    addr:映射共享内存到本进程指定的地址，一般设置为0，表示由内核选择地址。

    shmflg:（通常设置0)SHM_RDONLY:表示共享内存只读

                0:表示共享内存为可读写

头文件：#include<sys/types.h>

     #include<sys/ipc.h>

     #include<sys/shm.h>

返回值：成功，返回映射的段地址；

     失败，返回-1

六、shmdt函数

函数的作用：撤销共享内存的映射

函数的原型：int shmdt(void *shmaddr);

参数：shmaddr:被映射的共享内存的起始地址

头文件：#include<sys/types.h>

     #include<sys/shm.h>

返回值：成功，返回0；

     失败，返回-1

七、shmctl函数

函数的作用：用来控制共享内存

函数的原型：int shmctl(int shmid,int cmd,struct shmid_ds *buf);

参数：①shmid:共享内存标识符

    ②cmd：要采取的操作

     IPC_STAT:把shmid_ds结构中的数据设置为共享内存的当前关联值

     IPC_SET:有权限则可把共享内存当前的关联值设为shmid_ds结构中给出的值

     IPC_RMID:删除共享内存段

    ③buf:共享内存结构类型指针变量 ，shmid_ds结构变量至少为以下数据：

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1. struct shmid_ds    
2. {    
3.     uid_t shm_perm.uid;    
4.     uid_t shm_perm.gid;    
5.     mode_t shm_perm.mode;    
6. };    

八、一下例题 使用共享内存进行进程间的通信

头文件：

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1. #ifndef _SHM_COM_H  
2. #define _SHM_COM_H  
3.   
4. #define TEXT_SZ 2048  
5.   
6. struct shared_use_st  
7. {  
8.     int written_by_you;  
9.     char some_text[TEXT_SZ];  
10. };  
11.   
12. #endif  

写入文件：

[html]  view plain  copy

 

1. #include <unistd.h>  
2. #include <stdlib.h>  
3. #include <stdio.h>  
4. #include <string.h>  
5. #include <sys/types.h>  
6. #include <sys/ipc.h>  
7. #include <sys/shm.h>  
8. #include "shm_com.h"  
9.   
10. int main(void)  
11. {  
12.     int running=1;  
13.     void *shared_memory=(void *)0;  
14.     struct shared_use_st *shared_stuff;  
15.     char buffer[BUFSIZ];  
16.     int shmid;  
17.   
18.     /*创建共享内存*/  
19.     shmid=shmget((key_t)1234,sizeof(struct shared_use_st),0666|IPC_CREAT);  
20.     if(shmid==-1)  
21.     {  
22.         fprintf(stderr,"shmget failed\n");  
23.         exit(EXIT_FAILURE);  
24.     }  
25.   
26.     /*映射共享内存;(void *)0,由内核进行地址自动分配*/  
27.     shared_memory=shmat(shmid,(void *)0,0);  
28.     if(shared_memory==(void *)-1)  
29.     {  
30.         fprintf(stderr,"shmat failed\n");  
31.         exit(EXIT_FAILURE);  
32.     }  
33.     printf("Memory attached at %X\n",(int)shared_memory);  
34.   
35.     /*让结构体指针指向这块共享内存*/  
36.     shared_stuff=(struct shared_use_st *)shared_memory;  
37.   
38.     /*循环的向共享内存中写数据，直到写入的为“end”为止*/  
39.     while(running)  
40.     {  
41.         while(shared_stuff->written_by_you==1)  
42.         {  
43.             sleep(1);//等到读进程读完之后再写  
44.             printf("waiting for client...\n");  
45.         }  
46.         printf("Ener some text:");  
47.         fgets(buffer,BUFSIZ,stdin);  
48.         strncpy(shared_stuff->some_text,buffer,TEXT_SZ);  
49.         shared_stuff->written_by_you=1;  
50.         if(strncmp(buffer,"end",3)==0)  
51.         {  
52.             running=0;  //结束循环  
53.         }  
54.     }  
55.   
56.     /*撤销共享内存映射*/  
57.     if(shmdt(shared_memory)==-1)  
58.     {  
59.         fprintf(stderr,"shmdt failed\n");  
60.         exit(EXIT_FAILURE);  
61.     }  
62.     exit(EXIT_SUCCESS);  
63. }  

读取文件：

[html]  view plain  copy

 

1. #include <unistd.h>  
2. #include <stdlib.h>  
3. #include <stdio.h>  
4. #include <string.h>  
5. #include <sys/types.h>  
6. #include <sys/ipc.h>  
7. #include <sys/shm.h>  
8. #include "shm_com.h"  
9.   
10. int main(void)  
11. {  
12.     int running=1;  
13.     void *shared_memory=(void *)0;  
14.     struct shared_use_st *shared_stuff;  
15.     int shmid;  
16.   
17.   
18.     /*创建共享内存*/  
19.     shmid=shmget((key_t)1234,sizeof(struct shared_use_st),0666|IPC_CREAT);  
20.     if(shmid==-1)  
21.     {  
22.         fprintf(stderr,"shmget failed\n");  
23.         exit(EXIT_FAILURE);  
24.     }  
25.   
26.     /*映射共享内存*/  
27.     shared_memory=shmat(shmid,(void *)0,0);  
28.     if(shared_memory==(void *)-1)  
29.     {  
30.         fprintf(stderr,"shmat failed\n");  
31.         exit(EXIT_FAILURE);  
32.     }  
33.     printf("Memory attached at %X\n",(int)shared_memory);  
34.   
35.     /*让结构体指针指向这块共享内存*/  
36.     shared_stuff=(struct shared_use_st *)shared_memory;  
37.   
38.     /*控制读写顺序*/  
39.     shared_stuff->written_by_you=0;  
40.   
41.     /*循环的从共享内存中读数据，直到读到“end”为止*/  
42.     while(running)  
43.     {  
44.        if(shared_stuff->written_by_you)  
45.        {  
46.            printf("You wrote:%s",shared_stuff->some_text);  
47.            sleep(1);  //读进程睡一秒，同时会导致写进程睡一秒，这样做到读了之后再写  
48.            shared_stuff->written_by_you=0;  
49.            if(strncmp(shared_stuff->some_text,"end",3)==0)  
50.            {  
51.                running=0; //结束循环  
52.            }  
53.        }  
54.     }  
55.   
56.     /*撤销共享内存映射*/  
57.     if(shmdt(shared_memory)==-1)  
58.     {  
59.         fprintf(stderr,"shmdt failed\n");  
60.         exit(EXIT_FAILURE);  
61.     }  
62.        exit(EXIT_SUCCESS);  
63. }  

执行结果：

读进程

写进程