第18课-共享内存通讯

18.1 基本概念

共享内存是IPC机制中的一种. 顾名思义,它允许两个不相关的进程访问同一段内存，这是传递数据的一种非常有效的方式。即，可以让进程A和B同时访问一段内存。

18.2 函数学习

1. 创建/获取共享内存

（1）函数名

shmget

（2）函数原型

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

（3）函数功能

创建或者获取共享内存，并返回其描述符。（allocates a shared memory segment）。

（4）所属头文件

#include<sys/ipc.h>

#include<sys/shm.h>

（5）返回值

成功：返回创建或者获取到的共享内存的描述符

失败：-1

（6）参数说明

key：共享内存的键值

size：共享内存的大小

shnflg：打开标志，如果使用了IPC_CREAT这个标志，就会新创建一个共享内存。

2. 映射共享内存

（1）函数名

shmat

（2）函数原型

void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg);

（3）函数功能

把shmid指定的共享内存映射到进程的地址空间里。（shared memory operations）。

（4）所属头文件

#include<sys/types.h>

#include<sys/shm.h>

（5）返回值

成功：返回映射到进程空间之后的内存地址

失败：-1

（6）参数说明

shmid：要映射的共享内存的描述符

shmaddr：指定映射之后的地址，一般的情况下，改参数都是NULL，表明让linux系统自动的选择地址

shmflg：标志

3. 分离（脱离）共享内存

（1）函数名

shmdt

（2）函数原型

int shmdt(const void *shmaddr);

（3）函数功能

从进程地址空间中，断掉与共享内存的联系。（shared memory operations）。

（4）所属头文件

#include<sys/types.h>

#include<sys/shm.h>

（5）返回值

成功：0

失败：-1

（6）参数说明

shmaddr：要断开的共享内存的地址

4. 删除（控制）共享内存

（1）函数名

shmctl

（2）函数原型

int shmctl(int shmid, int cmd, sruct shmid_ds *buf);

（3）函数功能

控制共享内存（performs the control operation specified by cmd on the shared memory segment whose identifier is given in shmid）。

（4）所属头文件

#include<sys/ipc.h>

#include<sys/shm.h>

（5）返回值

成功：0

失败：-1

（6）参数说明

shmid：要控制的共享内存的id

cmd：决定执行什么样的控制操作，如IPC_RMID（表示删除）

内核为每一个共享存储段设置了一个shmid_ds结构，该结构如下：

struct shmid_ds        {

struct ipc_perm    shm_perm;   /*see Section 15.6.2*/

size_t            shm_segsz;   /*size of segment in bytes*/

pid_t             shm_lpid;    /*pid of last shmop*/

shmatt_t         shm_nattch;   /*number of current attaches*/

time_t           shm_atime;   /*last-attach time*/

time_t           shm_dtime;   /*last-detach time*/

time_t           shm_ctime;   /*last-change time*/

（按照支持共享存储段的需要，每种实现会在shmid_ds结构中增加其他成员）

buf：获取linux中描述共享内存的shmid_ds结构。基本不使用。

18.3 综合实例

1. 流程：

A和B两个进程，A先创建一个共享内存，然后再映射该共享内存。对于B进程先获取共享内存，然后再映射该共享内存。当用完了该共享内存后，A和B进程再分别分离该共享内存。A进程去删除共享内存。

2. 程序解读

我们设置两个进程，一个write进程，一个read进程。前一个进程是读取键盘上的输入的字符串，并且把字符串保存在共享内存之中。后一个进程的作用是，在共享内存中读取字符串，并且打印它们。

write进程的流程：（1）创建共享内存；（2）映射共享内存；（3）获取用户输入，把字符串放入共享内存，循环来做直到用户终止；（4）脱离共享内存。

write.c：

#include<sys/ipc.h>

#include<sys/shm.h>

#include<sys/types.h>

#include<stdio.h>

#include<unistd.h>

#include<stdlib.h>

#define TEXT_SZ 2048

struct shared_use_st

{

int written_by_you;

char some_text[TEXT_SZ];

};

int main()

{

int running = 1;  //定义循环标志

key_t key;

key = ftok("/root",3);

int shmid;

struct shared_use_st *shared_stuff;

char buffer[TEXT_SZ];    //fgets()函数用到的存储用的数组

//1.创建共享内存；

shmid = shmget(key, sizeof(struct shared_use_st),IPC_CREAT);

if(shmid == -1)

{

printf("creat share memory fail!\n");

exit(EXIT_FAILURE);          //退出的标志

}

//2.映射共享内存.

shared_stuff = (struct shared_use_st *)shmat(shmid, NULL, 0); //强制转换

//3.循环

while(running)

{

//观看数据有没有被取走，没被取走一直等待

while(shared_stuff->written_by_you == 1)

{

sleep(1);

printf("wait read process!\n");

}

//3.1 获取用户输入

fgets(buffer,TEXT_SZ,stdin);  //  char *fgets(char *s, int szie FILE *stream);

//3.2把字符串放入共享内存

strncpy(shared_stuff->some_text,buffer,TEXT_SZ);

shared_stuff->written_by_you = 1;

if(strncmp(buffer,"end",3)==0)

{

running = 0;

}

}

//4.脱离共享内存

shmdt((const void *)shared_stuff);   //强制转换

return 1;

}

read进程流程：（1）创建/获取共享内存；（2）映射共享内存；（3）循环，打印共享内存中的字符串，直到收到结束的通知；（4）脱离共享内存；（5）删除共享内存。

read.c

#include<sys/ipc.h>

#include<sys/shm.h>

#include<sys/types.h>

#include<stdio.h>

#include<unistd.h>

#include<stdlib.h>

#define TEXT_SZ 2048

struct shared_use_st

{

int written_by_you;

char some_text[TEXT_SZ];

};

int main()

{

int running = 1;  //定义循环标志

int shmid;

key_t key;

key = ftok("/root",3);

struct shared_use_st *shared_stuff;

char buffer[TEXT_SZ];

//1.创建/获取共享内存；

shmid = shmget(key, sizeof(struct shared_use_st),IPC_CREAT);

//2.映射共享内存；

shared_stuff = (struct shared_use_st *)shmat(shmid, NULL, 0); //强制转换

shared_stuff->written_by_you = 0;  //最初的标识是0;

//3.循环

while(running)

{

//打印共享内存中的字符串，直到收到结束的通知；

if(shared_stuff->written_by_you == 1)

{

printf("write process is %s\n",shared_stuff->some_text);

shared_stuff->written_by_you = 0;

if(strncmp(shared_stuff->some_text,"end",3)==0)

running = 0;

}

}

//4.脱离共享内存；

shmdt((const void *)shared_stuff);  //强制转换

//5.删除共享内存。

shmctl(shmid,IPC_RMID,0);

return 1;

}

运行结果：在两个一样的终端中，先运行./read，在运行./write。我们在./write中输入的字符串会在./read中显示，直到输入end，两个程序都停止。