进程间通信之共享内存

共享内存是被多个进程共享的一部分物理内存。共享内存是进程间共享数据的一种最快的方法，一个进程向共享内存区域写入了数据，共享这个内存区域的所有进程就可以立刻看到其中的内容。

共享内存实现分两个步骤：
1、创建共享内存，使用shmget函数
2、映射共享内存，将这段创建的共享内存映射到具体的进程空间去，使用shmat函数。

创建：

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

key:1、0/IPC_PRIVATE：当key的取值为IPC_PRIVATE，则函数shmget()将创建一块新的共享内存；如果key取值为0，而参数shmflg中又设置IPC_PRIVATE这个标志，则同样会创建一块新的共享内存。2、大于0的32位整数：视参数shmflg来确定操作。size:1、大于0的整数：新建的共享内存大小，以字节为单位0：2、只获取共享内存时指定为0shmflg:模式标志参数，使用时需要与IPC对象存取权限（如0600）进行|运算来确定共享内存的存取权限1、0：取共享内存标识符，若不存在则函数会报错2、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3、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返回值：如果成功，返回共享内存标识符；如果失败，返回-1。

映射：

void* shmat(int shmid, char *shmaddr, int flag)

参数：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。返回值：如果成功，则返回共享内存映射到进程中的地址；如果失败，则返回-1。

解除映射：
当一个进程不再需要共享内存时，需要把它从进程地址空间中脱离

int shmdt(char *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.

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。

共享内存控制：

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

第三个参数，buf是一个结构指针，它指向共享内存模式和访问权限的结构。

shmid_ds结构至少包括以下成员：

struct shmid_ds{    uid_t shm_perm.uid;    uid_t shm_perm.gid;    mode_t shm_perm.mode;};

创建程序A和程序B，一个写入，一个打印
程序A：

#include <stdio.h>#include <sys/ipc.h>#include <sys/shm.h>#include <sys/types.h>#include <string.h>typedef struct _shm{    int flag;    char msg[256];}SHM;int main(){    // 1、创建或者获取一个共享内存    int shmid = shmget((key_t)1234, sizeof(SHM), 0666 | IPC_CREAT);    if (shmid == -1)    {        perror ("shmget");        return -1;    }    // 2、将共享内存映射到当前的进程空间    SHM* pshm = (SHM*)shmat(shmid, NULL, 0);    if(pshm == (SHM*)-1)    {        perror ("shmat");        return -1;    }    strcpy (pshm->msg, "hello");    // 解除共享内存映射，解除是值当前进程不能再使用共享内存    shmdt(pshm);    // 删除共享内存    //shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL);    return 0;}

程序B:

#include <stdio.h>#include <sys/ipc.h>#include <sys/shm.h>#include <sys/types.h>#include <string.h>typedef struct _shm{    int flag;    char msg[256];}SHM;int main(){    // 1、创建或者获取一个共享内存    int shmid = shmget((key_t)1234, sizeof(SHM), 0666 | IPC_CREAT);    if (shmid == -1)    {        perror ("shmget");        return -1;    }    sleep(10);    // 2、将共享内存映射到当前的进程空间    SHM* pshm = (SHM*)shmat(shmid, NULL, 0);    if(pshm == (SHM*)-1)    {        perror ("shmat");        return -1;    }    printf ("%s\n", pshm->msg);    return 0;}

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。