共享内存

共享内存主要用于实现进程间大量数据传输。

共享内存的数据结构定义：

系统对共享内存的限制：

共享内存与管道的对比：

可以看到，共享内存的优势：

1.共享内存只需复制2次，而管道需要4次

2.共享内存不需要切换内核态与用户态，而管道需要。

共享内存效率高！

int shmget (key_t __key, size_t __size, int __shmflg) ：创建共享内存

第一个参数：key值

第二个参数：欲创建的共享内存段的大小(字节)

第三个参数：shmflg创建标识，包括IPC_CREAT, IPC_EXCL, IPC_NOWAIT, SHM_R(可读), SHM_W(可写)

int shmctl (int __shmid, int __cmd, struct shmid_ds *__buf) ：共享内存控制

第一个参数：要操作的共享内存标识符

第二个参数：要执行的操作，IPC_RMID, iPC_SET, IPC_STAT, IPC_INFO, 超级用户还有 SHM_LOCK(锁定共享内存段), SHM_UNLOCK(解锁共享内存段)

第三个参数：临时共享内存变量信息

void *shmat (int __shmid, __const void * __shmaddr, int __shmflg) : 挂载共享内存到当前进程，返回共享内存首地址

第一个参数：要操作的共享内存标识符

第二个参数：指定共享内存映射地址，如果是0，系统选择。

第三个参数：指定共享内存段的访问权限和映射条件，0表示可读可写

int shmdt (__const void *__shmaddr) ：把共享内存与当前进程分离，参数为共享内存映射地址

测试，在只读共享内存中写信息：

#include#include#include#include#include#include#include

int main(int argc, char *argv[])

{

key_t key;intshm_id;char *ptr;

key= ftok("/", 10);

shm_id= shmget(key, 100, IPC_CREAT|SHM_R); //创建shm

printf("get the shm id is %d", shm_id); //打印id

if((ptr = (char *)shmat(shm_id, NULL, SHM_RDONLY)) == NULL) //只读方式挂载

{if(shmctl(shm_id, IPC_RMID, NULL) == -1) //如果失败则删除

perror("Failed to remove memory segment");

exit(EXIT_FAILURE);

}//打印挂载地址

printf("the attach add is %p", ptr);

printf("now try to write the memory");*ptr = 'd';

printf("*ptr =%c", *ptr);

shmdt(ptr);

shmctl(shm_id, IPC_RMID,0);

}

发生段错误：

父子进程间对共享内存的约定：

fork()的子进程继承父进程挂载的共享内存。

调用exec执行新程序，则共享内存被自动卸载。

如果调用了exit()，挂载的共享内存与当前进程脱离关系。

下面是一个应用的例子

实现两个没有亲缘关系进程的通信，一个负责写，另一个负责接收。用信号量实现同步，即写的时候不可读，读的时候不可写。用一元信号量实现，0表示可写，1表示可读

注意：在代码实现中，实际上是读写轮流操作的，即写一次，读一次。并没有达到真正多进程的效果。

代码经验证，可以使用

发送端代码：

#include#include#include#include#include#include#include#include#include

int main(int argc, char *argv[])

{int running = 1;intshid;intsemid;intvalue;void *sharem =NULL;structsembuf sem_b;

sem_b.sem_num= 0;

sem_b.sem_flg=SEM_UNDO;//创建信号量

if((semid = semget((key_t)123456, 1, 0666|IPC_CREAT)) == -1)

{

perror("semget");

exit(EXIT_FAILURE);

}//初始化信号量为0

if(semctl(semid,0,SETVAL,0) == -1)

{

printf("sem init error");if(semctl(semid, 0, IPC_RMID, 0) != 0)

{

perror("semctl");

exit(EXIT_FAILURE);

}

exit(EXIT_FAILURE);

}//创建共享内存

shid = shmget((key_t)654321, (size_t)2048, 0600|IPC_CREAT); //创建共享内存

if(shid == -1)

{

perror("shmget");

exit(EXIT_FAILURE);

}//挂载共享内存到当前进程

sharem = shmat(shid, NULL, 0);if(sharem ==NULL)

{

perror("shmat");

exit(EXIT_FAILURE);

}while(running)

{//测试信号量值，如果为0则可写

if((value = semctl(semid, 0, GETVAL)) == 0)

{

printf("write data operate");

printf("please input something:");

scanf("%s", sharem);

sem_b.sem_op= 1;//执行信号量加1操作，允许读

if(semop(semid, &sem_b, 1) == -1)

{

fprintf(stderr,"semaphore_p failed");

exit(EXIT_FAILURE);

}

}//比较是否是结束符号

if(strcmp(sharem, "end") == 0)

running--;

}

shmdt(sharem);return 0;

}

接收端代码：

#include#include#include#include#include#include#include#include#include

int main(int argc, char *argv[])

{int running = 1;intshid;intsemid;intvalue;void *sharem =NULL;structsembuf sem_b;

sem_b.sem_num= 0;

sem_b.sem_flg=SEM_UNDO;//创建信号量

if((semid = semget((key_t)123456, 1, 0666|IPC_CREAT)) == -1)

{

perror("semget");

exit(EXIT_FAILURE);

}//创建共享内存

shid = shmget((key_t)654321, (size_t)2048, 0600|IPC_CREAT); //创建共享内存

if(shid == -1)

{

perror("shmget");

exit(EXIT_FAILURE);

}//挂载共享内存到当前进程

sharem = shmat(shid, NULL, 0);if(sharem ==NULL)

{

perror("shmat");

exit(EXIT_FAILURE);

}while(running)

{//测试信号量值，如果为1则可读

if((value = semctl(semid, 0, GETVAL)) == 1)

{

printf("read data operate");

sem_b.sem_op= -1;//执行信号量减1操作，允许写

if(semop(semid, &sem_b, 1) == -1)

{

fprintf(stderr,"semaphore_p failed");

exit(EXIT_FAILURE);

}

printf("%s", sharem);

}//比较是否是结束符号

if(strcmp(sharem, "end") == 0)

running--;

}

shmdt(sharem);//删除共享内存

if(shmctl(shid, IPC_RMID, 0) != 0)

{

perror("shmctl");

exit(EXIT_FAILURE);

}//删除信号量

if(semctl(semid, 0, IPC_RMID, 0) != 0)

{

perror("semctl");

exit(EXIT_FAILURE);

}return 0;

}