共享内存

进程间通信主要包括管道, 系统IPC(包括消息队列,信号量,共享存储), SOCKET

管道（又名管道和无名管道）

一、什么是共享内存

顾名思义，共享内存就是允许两个不相关的进程访问同一个逻辑内存。共享内存是在两个正在运行的进程之间共享和传递数据的一种非常有效的方式。不同进程之间共享的内存通常安排为同一段物理内存。进程可以将同一段共享内存连接到它们自己的地址空间中，所有进程都可以访问共享内存中的地址，就好像它们是由用C语言函数malloc分配的内存一样。而如果某个进程向共享内存写入数据，所做的改动将立即影响到可以访问同一段共享内存的任何其他进程。

特别提醒：共享内存并未提供同步机制，也就是说，在第一个进程结束对共享内存的写操作之前，并无自动机制可以阻止第二个进程开始对它进行读取。所以我们通常需要用其他的机制来同步对共享内存的访问 （管道使用了同步机制）

1、shmget函数

该函数用来创建共享内存，它的原型为：

[cpp] view plain copy

 print?

1. int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);  
2. 
   

不相关的进程可以通过该函数的返回值访问同一共享内存，它代表程序可能要使用的某个资源，程序对所有共享内存的访问都是间接的，程序先通过调用shmget函数并提供一个键，再由系统生成一个相应的共享内存标识符（shmget函数的返回值），只有shmget函数才直接使用信号量键，所有其他的信号量函数使用由semget函数返回的信号量标识符。

第二个参数，size以字节为单位指定需要共享的内存容量

第三个参数，shmflg是权限标志，它的作用与open函数的mode参数一样，如果要想在key标识的共享内存不存在时，创建它的话，可以与IPC_CREAT做或操作。共享内存的权限标志与文件的读写权限一样，举例来说，0644,它表示允许一个进程创建的共享内存被内存创建者所拥有的进程向共享内存读取和写入数据，同时其他用户创建的进程只能读取共享内存。

2、shmat函数

第一次创建完共享内存时，它还不能被任何进程访问，shmat函数的作用就是用来启动对该共享内存的访问，并把共享内存连接到当前进程的地址空间。它的原型如下：

[cpp] view plain copy

 print?

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

第一个参数，shm_id是由shmget函数返回的共享内存标识。

第二个参数，shm_addr指定共享内存连接到当前进程中的地址位置，通常为空，表示让系统来选择共享内存的地址。

第三个参数，shm_flg是一组标志位，通常为0。

调用成功时返回一个指向共享内存第一个字节的指针，如果调用失败返回-1.

3、shmdt函数

该函数用于将共享内存从当前进程中分离。注意，将共享内存分离并不是删除它，只是使该共享内存对当前进程不再可用。它的原型如下：

[cpp] view plain copy

 print?

1. int shmdt(const void *shmaddr);  

参数shmaddr是shmat函数返回的地址指针，调用成功时返回0，失败时返回-1.

4、shmctl函数

与信号量的semctl函数一样，用来控制共享内存，它的原型如下：

[cpp] view plain copy

 print?

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

第一个参数，shm_id是shmget函数返回的共享内存标识符。

第二个参数，command是要采取的操作，它可以取下面的三个值 ：

    IPC_STAT：把shmid_ds结构中的数据设置为共享内存的当前关联值，即用共享内存的当前关联值覆盖shmid_ds的值。

    IPC_SET：如果进程有足够的权限，就把共享内存的当前关联值设置为shmid_ds结构中给出的值

    IPC_RMID：删除共享内存段

代码如下

a.c

 #include <sys/shm.h> #include <unistd.h> #include <string.h> #include <assert.h> int main()：{    int shmid =shmget((key_t)1235,256,IPC_CREAT |0600);//创建共享内存    assert(shmid !=-1);    char *s=(char *)shmat(shmid,NULL,0);//让其能够访问    assert(s!=(char *)-1);     while(1)      {        gets(s);         if(strncmp(s,"end",3)==0)      {             break;        }    }      shmdt(s);断开映射      //shmctl();删除共享内存 }

b.c

 #include <stdio.h>  2 #include <sys/shm.h>  3 #include <assert.h>  4 #include <string.h>  5 int main()  6 {  7     int shmid =shmget((key_t)1235,256,IPC_CREAT |0600);  8     assert(shmid !=-1);  9     char *s=(char *)shmat(shmid,NULL,0); 10     assert(s!=(char *)-1); 11     while(1) 12     { 13         if(strncmp(s,"end",3)==0) 14         { 15             break; 16         } 17         printf("%s\n",s); 18         sleep(1); 19     } 20     shmdt(s); 21 }

运行结果如下

[wang@localhost 1]$ ./a
wawfdsf

[wang@localhost 1]$ ./b
wawfdsf

wawfdsf

wawfdsf

因为没有同步机制所以会不断的输出;(是想如果管道没有信号同步打印函数直接读取东西直接结束会出错)

所以修改版的程序

如下

sem.c

#include "sem.h"static int semid=-1;void sem_init(){semid =semget((key_t)1234,2,IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0600);if(semid==-1){semid=semget((key_t)1234,2,0600);if(semid==-1){perror("erro");}}else//{union semun a;a.val=1;union semun b;b.val=0;if(semctl(semid,0,SETVAL,a)==-1){printf("semctl erro");}if(semctl(semid,1,SETVAL,b)==-1){printf("semctl erro");}}}void sem_p(int x){struct sembuf a;a.sem_num=x;a.sem_op=-1;a.sem_flg=SEM_UNDO;if(semop(semid,&a,1)==-1){perror("erro");}}void sem_v(int y){struct sembuf a; a.sem_num=y; a.sem_op=1;     a.sem_flg=SEM_UNDO;if(semop(semid,&a,1)==-1){perror("erro");}}void del_sem(){union semun sem_union;if(semctl(semid,0,IPC_RMID)==-1){perror("erro");}}

#include <stdio.h>#include <sys/shm.h>#include <unistd.h>#include <string.h>#include <assert.h>#include "sem.h"int main(){sem_init();int shmid =shmget((key_t)1235,256,IPC_CREAT |0600);assert(shmid !=-1);char *s=(char *)shmat(shmid,NULL,0);assert(s!=(char *)-1);while(1){sem_p(0);gets(s);if(strncmp(s,"end",3)==0){break;}sem_v(1);}shmdt(s);//shmctl();}

b.c

#include <stdio.h>#include <sys/shm.h>#include <assert.h>#include <string.h>int main(){sem_init();int shmid =shmget((key_t)1235,256,IPC_CREAT |0600);assert(shmid !=-1);char *s=(char *)shmat(shmid,NULL,0);assert(s!=(char *)-1);while(1){sem_p(1);if(strncmp(s,"end",3)==0){break;}printf("%s\n",s);sem_v(0);}del_sem();//delete选择一个较为最后完成的程序调用delete；shmdt(s);}

运行结果

[wang@localhost 1]$ ./a
wawfdsf

[wang@localhost 1]$ ./b
wawfdsf

五、使用共享内存的优缺点

1、优点：我们可以看到使用共享内存进行进程间的通信真的是非常方便，而且函数的接口也简单，数据的共享还使进程间的数据不用传送，而是直接访问内存，也加快了程序的效率。同时，它也不像匿名管道那样要求通信的进程有一定的父子关系。

2、缺点：共享内存没有提供同步的机制，这使得我们在使用共享内存进行进程间通信时，往往要借助其他的手段来进行进程间的同步工作。