Linux进程间通信（4）——共享内存

一、何谓共享内存？

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。

二：共享内存的使用

1. 创建共享内存（打开）

#include <sys/ipc.h>#include <sys/shm.h>int shmget(key_t key,size_t size,int shmflg>;key（非0整数）:为共享内存段命名，shmget成功时返回一个与key相关的内存标识符shm_id（非负整数），失败时返回-1size:以字节为单位指定需要共享的内存容量shmflg:权限标志，与open函数的mode参数一样，创建共享内存时此参数位可写成 IPC_CREAT | 0666

2.启动进程对共享内存的访问（映射）
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。

#include<sys/types.h>#include <sys/shm.h>void *shmat(int shm_id, const void *shm_addr, int shmflg);shm_id: 是由shmget 函数返回的共享内存标识。shm_addr:指定共享内存连接到当前进程的地址位置，通常为空，表示让系统来选择共享内存的地址。shm_flg:是一组标志位，通常为0。

shmat 调用成功后返回一个指向共享内存第一个字节的指针，调用失败返回-1。

3、分离共享内存（解除映射）
shmdt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。

#include <sys/types.h>#include <sys/shm.h>int shmdt(const void *shmaddr);shmaddr:是shmat函数返回的地址指针

调用成功返回0，失败返回-1。
4、控制共享内存（控制）

#include <sys/ipc.h>#include <sys/shm.h>int shmctl(int shm_id, int command, struct shmid_ds *buf);shm_id:是shmget函数返回的共享内存标识符command: 控制共享内存要采取的操作，可以取以下三个值：IPC_STAT ： 把shmid_ds结构体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，就把共享内存当前的关联值设置为shmid_ds结构体中给出的值IPC_RMID ： 删除共享内存段buf : 是一个结构体指针，指向共享内存模式和访问权限的结构体shmid_ds结构体的成员至少包括：struct shmid_ds{   uid_t shm_perm.uid;   uid_t shm_perm.gid;   mode_t shm_perm.mode; };

调用成功返回0，失败返回-1

三：编写共享内存代码

一般对内存区域的操作是先打开-》映射-》（操作）-》（控制）-》解除映射。
shm.h

#ifndef _SHM_#define _SHM_#include <stdio.h>#include <sys/types.h>#include <sys/ipc.h>#include <sys/wait.h>#include <unistd.h>#define _PATH_ "."#define _PROJECT_ 8888#define _SHM_SIZE_ 4*1024int get_shm();char *at_shm();int delete_shm();int rm_shm();#endif

shm.c

#include "shm.h"int get_shm(){    key_t key = ftok(_PATH_,_PROJECT_);    int flag = IPC_CREAT | 0666;    int shm_id = shmget(key,_SHM_SIZE_,flag);    if(shm_id ==-1)    {        printf("shmget error\n");    }    else    {        printf("shmget success\n");    }    return shm_id;}char *at_shm(int shm_id){    return (char*)shmat(shm_id,NULL,0);}int delete_shm(char* addr){    return shmdt(addr);}int rm_shm(int shm_id){    return shmctl(shm_id,IPC_RMID,NULL);}int main(){    int shm_id = get_shm();    //创建新进程    pid_t id= fork();    if(id<0)    {        printf("fork error\n");        return 1;    }else if(id==0)    {//child    char *buf = at_shm(shm_id);    int i = 0;      while(i<4096)     {     buf[i]= 'w';        i++;      }    buf[4096]= '\0';   delete_shm(buf);    }else    {//father   char *buf = at_shm(shm_id);     sleep(3);     printf("%s\n",buf);     waitpid(id,NULL,0);     rm_shm(shm_id);    }    return 0;}

运行结果在屏幕上打印4096个w

总结：

优点：采用共享内存通信的一个显而易见的好处是效率高，因为进程可以直接读写内存，而不需要任何数据的拷贝。对于像管道和消息队列等通信方式，则需要在内核和用户空间进行四次的数据拷贝，而共享内存则只拷贝两次数据[1]： 一次从输入文件到共享内存区，另一次从共享内存区到输出文件。实际上，进程之间在共享内存时，并不总是读写少量数据后就解除映射，有新的通信时，再重新建 立共享内存区域。而是保持共享区域，直到通信完毕为止，这样，数据内容一直保存在共享内存中，并没有写回文件。共享内存中的内容往往是在解除映射时才写回 文件的。因此，采用共享内存的通信方式效率是非常高的。

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（信号量）来进行进程间的同步工作。