Linux系统编程—共享内存

Linux系统编程—共享内存

前言：

 共享内存允许两个不相关的进程去访问同一部分逻辑内存。如果需要在两个运行中的进程之间传输数据，共享内存将是一种效率极高的解决方案。

1、共享内存概述：

• 共享内存是由IPC为一个进程创建的一个特殊的地址范围，它将出现在进程的地址空间中。
• 其他进程可以把同一段共享内存段“连接到”它们自己的地址空间里去。
• 所有进程都可以访问共享内存地址，就好像它们是有malloc分配的一样。
• 如果一个进程向这段共享内存写了数据，所做的改动会立刻被有权访问同一段共享内存的其他进程看到。
  
  2、共享内存函数
  共享内存使用的函数与信号量的很相似，涉及到的函数如下

		void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg);
		int shmdt(const void *shmaddr);
		int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);
		int shmget(key_t key, int size, int shmflg);

2.1shmget函数
作用：用来创建共享内存；

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

• key: 这个共享内存段的名字。
• size: 需要共享的内存量。
• shmflg:由九个权限标志构成，它们的用法和创建文件时使用的mode模式标志是一样的。
• 如果共享内存创建成功，shmget将返回一个非负整数，即该段共享内存的标识码；如果失败，则返回“－1”。
  2.2shmat函数
  作用：共享内存段刚被创建的时候，任何进程还都不能访问它，为了建立对这个共享内存段的访问渠道，必须由我们来把它连接到某个进程的地址空间，shmat函数就是用来完成这项工作的。

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

• shm_id: shmget返回的共享内存标识
• shm_addr:把共享内存连接到当前进程去的时候准备放置它的那个地址
• shmflg是一组按位OR(或)在一起的标志。它的两个可能取值是SHM_RND和SHM_RDONLY
• 调用成功，返回一个指针，指针指向共享内存的第一个字节，如果失败，则返回“－1”
• shmaddr为0，核心自动选择一个地址
• shmaddr不为０且shmflg无SHM_RND标记，则以shmaddr为连接地址。
• shmaddr不为０且shmflg设置了SHM_RND标记，则连接的地址会自动向下调整为SHMLBA的整数倍。公式：shmaddr -
  (shmaddr % SHMLBA)
• shmflg=SHM_RDONLY，表示连接操作用来只读共享内存
• 在fork() 后，子进程继承已连接的共享内存
• 在exec后，已连接的共享内存会自动脱离(detach)
• 在结束进程后，已连接的共享内存会自动脱离(detach)
  2.3shmdt函数
  作用：把共享内存与当前进程脱离开

		int  shmdt(const void *shm_addr);

• shm_addr: 由shmat返回的地址指针
• 操作成功，返回“0”，失败则返回“－1”
• 脱离共享内存并不等于删除它，只是当前进程不能再继续访问它而已
  2.4shmctl函数
  作用：共享内存的控制函数

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

• shm_id: 由shmget返回的共享内存标识码
• command:将要采取的动作（有三个可取值）
• buf:指向一个保存着共享内存的模式状态和访问权限的数据结构
• 操作成功，返回0，失败则返回－1
  command:将要采取的动作（有三个可取值），分别如下：
  
  3、共享内存示例程序

把数据写到共享内存：

#include<iostream>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <string.h>

using namespace std;
#define  MEM_SIZE  4096  //需要共享的内存量
struct stu
{
	char name[16];
	int age;
};
int main()
{
	int shm_id;//接收shmget函数返回值 成功：返回共享内存标识符  失败：-1
	shm_id =shmget(key_t(123), MEM_SIZE, IPC_CREAT|0777);//创建共享内存
	void* shmaddr = NULL;//把共享内存连接到当前进程去的时候准备放置它的那个地址
	struct stu stu1 = {"xiaoLi",18};//定义一个结构体
	if (shm_id == -1)
	{
		perror("shmget error");
		return -1;
	}
	shmaddr= shmat(shm_id, NULL , 0);//把共享内存映射到本进程  
	//调用成功，返回一个指针，指针指向共享内存的第一个字节，如果失败，则返回“－1”
	memcpy(shmaddr,&stu1,sizeof(stu1));//写数据到共享内存

	return 0;
}

编译运行后，执行命令ipcs，查看共享内存：

接下来，我们再写一个程序，读取共享内存中的数据：

#include<iostream>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <string.h>

#define MEM_SIZE 4096   //创建共享内存的大小

using namespace std;

struct stu
{
	char name[16];
	int age;
};

int main()
{
	 int  shm_id;//
	 shm_id= shmget(key_t(123),MEM_SIZE, IPC_CREAT| 0777);//创建共享内存
	 void* shmaddr = NULL;
	 struct stu stu1;//结构体定义
	 bzero(&stu1,sizeof(stu1));//结构体清0
	 if (shm_id == -1)
	 {
		 perror("shmget error");
		 return -1;
	 }
	 shmaddr=shmat(shm_id, NULL, 0);//映射
	 memcpy(&stu1,shmaddr,sizeof(stu1));//内存拷贝  把共享内存中的数据拷贝到结构体中
	 cout << "姓名：" << stu1.name << "  年龄：" << stu1.age << endl;
	 return 0;
}

编译运行结果：