Linux——进程通信之共享内存

1.而管道就是进程通信的一种方式，它是一种半双工通信方式，即数据是单向的(一个进程读，另一个进程写)。

2.管道分为匿名管道和命名管道。

3.匿名管道是用来让具有血缘关系的父子进程进行专门的数据通信，使用的是pipe函数创建管道，进而使用fork函数创建出子进程，便可开始数据通信。但是匿名管道需要关闭相应的文件描述符，父进程要么只读，要么只写，子进程也是一样。

4.命名管道是在内存中对应一个缓冲区，读进程从管道读数据是一次性操作，数据一旦被读走，它就会被丢弃，释放空间以便于让写进程能够写更多的数据。而命名管道可以让没有任意的两个进程也可以进行数据通信，使用的方式是mkfifo函数创建管道文件，之后便是以文件的形式进行IO传输。

除了管道之外，便是要学习另外一种数据通信的方式：System V。而System V通信中最主要常考的就是共享内存了，所以我们接下来讲述的重点是共享内存。

上图中，这两个进程都是独立的，在系统底层它们都有各自的内核数据结构(struct_task)——简称PCB，也有各自的进程地址空间(mm_struct)，虽然它们的代码数据都在内存中，但互不影响干扰，所以是独立的。

而想让两个毫不相干的进程采取通信，就必须要让两个进程看到同一份公共的资源，而今天的这份公共资源就是——共享内存。

二.共享内存

1.定义

共享内存是存放在物理内存中的一段空间，该空间由操作系统分配与管理。与文件系统类似的是，操作系统在管理共享内存时，不仅仅有内存数据快，同时还会创建相结构体来记录该共享内存属性，以便于管理。

因此共享内存并不只有一份，我们可以根据需求申请多个共享内存。

2.特点：

相较于管道而言，共享内存不仅能够用于非父子进程之间的通信，而且访问数据的速度也比管道要快。这得益于通信直接访问内存，而管道则需要先通过操作系统访问文件再获得内存数据。

3.实现步骤：

有了共享内存，就可以让两个进程指向这块共享空间资源了。于是进行第二步，让各个进程拥有这份公共资源的使用权限，它们才可以进行数据通信。

但是想拥有共享内存的使用权并不简单，需要执行多个步骤才能实现。

如下为成功链接共享内存使用权的完整步骤：

4.函数介绍

4.1shmget函数

shmget函数创建共享存储空间并返回一个共享存储标识符，成功完成后，shmget () 应返回一个非负整数，即共享内存标识符:否则，它应返回-1 并设置 Errno以指示错误。

4.1.2参数介绍

如上shmget函数参数: 三个参数，第二个是设置共享内存空间的大小，第三个参数是标志位，类似于open函数的O_RDONLYO 、O_CTREAT等宏定义选项。

下图为第三参数的默认选项，有两个：IPC_CREAT、IPC_EXCL

IPC_CREAT：若没有，则创建共享内存空间；若该该共享内存空间存在，则会获取。

IPC_EXCL：不能单独使用，必须搭配IPC_CREAT。

合起来的作用就是：如果空间不存在，就创建；若存在该空间，就返回错误error。

而第一个参数key_t key，该参数是ftok函数的返回值，所以想要使用key，就得先获取ftok函数的返回值。

4.2ftok函数：

4.2.1参数介绍

ftok函数有两个参数，第一个参数与open函数的第一参数一样，都需要指定路径的文件名；第二参数id，它的取值范围是0-255之间的数值，在这个范围内随意取即可。

使用ftok函数成功后，返回一个key_t类型的键值，若函数使用失败出错，返回-1 。

关于ftok(); shmget();函数的代码实验:

注：在该实验中，用两个.cc文件模拟了两个进程，使用一个头文件去封装了ftok、shmget函数：

代码运行：

通过结果发现，两个进程的key地址都相等，这是因为这两个进程在调用getKey()时，ftok函数的参数是一样的，所以它们被分配的是同一个key值。

既然两个进程拥有相同的Key值，这就为它们能够看到同一份共享内存空间打下了坚实的基础，之后便是创造共享内存空间了，在这里我采用的是Sever进程去创建它，这个没有限制，哪个进程去创建它都可以。但是既然有一个进程创建了，另一个进程直接获取该共享空间即可，没必要再去创建一个,前人栽树(Sever进程)，后人乘凉即可(Client进程)。