Linux 进程间的通信(二)—共享内存通信

共享内存通信简介

共享内存可以说是最有用的进程间通信方式，也是最快的IPC形式。两个不同进程A、B共享内存的意思是，同一块物理内存被映射到进程A、B各自的进程地址空间。进程A可以即时看到进程B对共享内存中数据的更新，反之亦然。由于多个进程共享同一块内存区域，必然需要某种同步机制，互斥锁和信号量都可以.
主要有以下几个API：shmget()、shmat()、shmdt()及shmctl()。

shmget（）用来获得共享内存区域的ID，如果不存在指定的共享区域就创建相应的区域。

shmat()把共享内存区域映射到调用进程的地址空间中去，这样，进程就可以方便地对共享区域进行访问操作。

shmdt()调用用来解除进程对共享内存区域的映射。Shmctl（）实现对共享内存区域的控制操作。

shmget函数

shmget函数的作用是在内存中获得一段共享内存区域。shmget函数原型如下：
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
int shmget(key_t key,int size,int shmflg)
函数返回值：该系统调用成功则返回共享内存段标识符ID，即shmid；若出错则返回-1。

函数传入参数key为IPC结构的键值，通常取常量IPC_PRIVATE；参数size为该共享内存区大小，如果创建一个新的区域，必须指定其size参数。如果引用一个已有的区域，则size应该为0；
参数shmflg:
0：取共享内存标识符，若不存在则函数会报错
IPC_CREAT：当shmflg&IPC_CREAT为真时，如果内核中不存在键值与key相等的共享内存，则新建一个共享内存；如果存在这样的共享内存，返回此共享内存的标识符
IPC_CREAT|IPC_EXCL：如果内核中不存在键值与key相等的共享内存，则新建一个共享内存；如果存在这样的共享内存则报错

shmat函数

映射共享内存，使用函数shmat，它的作用是创建的共享内存映射到具体的进程空间去。shmat函数原型如下：
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
char *shmat(int shmid,const void *shmaddr,int shmflg)
函数传入参数shmid为通过shmget得到的共享内存区标识符ID；参数shmaddr表示将共享内存映射到指定位置，若为0则表示把该段共享内存映射到调用进程的地址空间，推荐采用这个参数；参数shmflg为选项位用来设置权限，常用的选项是SHM_RDONLY，表示以只读的方式共享内存，默认为0表示以读写的方式共享内存。
函数返回值：调用成功则返回被映射的段地址，否则返回−1。

shmdt函数

Shmdt函数用来撤销映射，其函数原型如下：
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
int shmdt(const void *shmaddr)
传入参数Shmaddr表示被映射的共享内存段地址。函数成功则返回0，否则返回−1。

案例

sharwrite.c

/* ************************************************************************
 *       Filename:  sharewrite.c
 *    Description:  
 *        Version:  1.0
 *        Created:  05/09/2020 02:45:05 AM
 *       Revision:  none
 *       Compiler:  gcc
 *         Author:  YOUR NAME (WCT), 
 *        Company:  
 * ************************************************************************/

#include <sys/ipc.h>  
#include <sys/shm.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>

typedef struct{
    
    
	char name[4];
	int age;
} people;

int main(int argc, char** argv)
{
    
    
	int shm_id,i;
	key_t key;
	char temp;
	people *p_map;
	char* name = "/home/wct/IPC";
	key = ftok(name,0); // 将文件或目录路径转换为键值
	if(key==-1){
    
    
		perror("ftok error");
	}
	shm_id=shmget(key,4096,IPC_CREAT); 
	if(shm_id==-1)
	{
    
    
		perror("shmget error");
		return -1;
	}
	p_map=(people*)shmat(shm_id,NULL,0);
	temp='a' - 1;
	for(i = 0;i<10;i++)
	{
    
    
		temp+=1;
		memcpy((*(p_map+i)).name,&temp,1);
		(*(p_map+i)).age=20+i;
	}
	if(shmdt(p_map)==-1){
    
    
		perror(" detach error ");
	}

	return 0;
}

shareread.c

/* ************************************************************************
 *       Filename:  shareread.c
 *    Description:  
 *        Version:  1.0
 *        Created:  05/09/2020 03:08:12 AM
 *       Revision:  none
 *       Compiler:  gcc
 *         Author:  YOUR NAME (), 
 *        Company:  
 * ************************************************************************/

#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>

typedef struct{
    
    
	char name[4];
	int age;
} people;

int main(){
    
    
	int shm_id, i;
	key_t key;
	people * p_map;
	key = ftok("/home/wct/IPC", 0); // 将文件或目录路径转换为键值
	if( key == -1 ){
    
    
		perror("ftok error");
	}

	shm_id = shmget(key, 4096, IPC_CREAT);
	if( shm_id == -1 ){
    
    
		perror("shmget error");
		return -1;
	}

	p_map = ( people * ) shmat(shm_id, NULL, 0);
	for( i = 0; i < 10; i ++ ){
    
    
		printf("name: %s\tage: %d\n", ( * ( p_map + i)).name, ( *( p_map + i )).age);
	}

	if( shmdt( p_map) == -1 ){
    
    
		perror("detach error");
	}

	return 0;
}

编译运行

在这里插入图片描述
编译后直接 ./运行会发现程序出现段错误，这是权限原因，加上sudo 即可。

当然了这里不能同时运行这两个程序，因为这里没有加任何的同步机制。你可以自行加上同步机制，然后就可以同时运行了。去这里就可以顺便运行，加入了型号量