进程间通讯：共享内存

一、什么是共享内存？

允许不同的进程访问同一个逻辑内存，高效的传递信息。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。

二、共享内存的操作

1. 创建或获取：int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);

Key是键值，作用与消息队列相同size以字节为单位指定需要共享的内存容量shmflag 用来确定操作和权限，可以通过与上PC_CREAT在不存在该信号量时创建，存在时获取；返回值：非零的共享内存的标识符，其它函数根据标识符来操作，而非键值；

栗子：int shm_id = shmget( (key_t)1234, 128, 0666|IPC_CREAT );

2. 启用共享内存：void *shmat(int shm_id, const void *shm_addr, int shmflg);

共享内存需要连接到当前进程的地址空间后才可以使用，这时候就需要用到shmat函数来启用共享内存

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。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.

栗子：char buff = (char )shmat(shmid,0,0); buff 指针来保存共享内存的地址

3. 停止共享内存：int shmdt(const void *shmaddr);

该函数用于将共享内存从当前进程中分离。需要注意的是，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。
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.删除共享内存：int shmctl(int shm_id, int command, struct shmid_ds *buf);

与消息队列相同，栗子：shmctl(shmid,IPC_RMID,0);

三、实例：进程A获取用户输入，进程B统计A输入的单词个数

需要注意的是，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，例如前面说到的信号量。

本题使用信号量来进行共享内存的同步：

sem.h:

#ifndef _SEM_H#define _SEM_H#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <unistd.h>#include <string.h>#include <assert.h>#include <sys/types.h>#include <sys/ipc.h>#include <sys/sem.h>int semid;union semun{    int val;    //struct semid_ds *buf;    //unsigned short * arry;};void sem_get(int key,int len,int val);void sem_p(int index);void sem_v(int index);void sem_del();#endif

sem.c:

#include "sem.h"void sem_get(int key,int len,int val){    semid = semget((key_t)key,len,0666);    if(semid == -1)    {        semid = semget((key_t)key,len,0666|IPC_CREAT);        assert(semid != -1);        union semun v;        v.val = val;        int i=0;        for(i;i<len;i++)        {            if(semctl(semid,i,SETVAL,v)==-1)            {                perror("error");                exit(0);            }        }    }}void sem_p(int index){    struct sembuf sem;    sem.sem_num = index;    sem.sem_op = -1;    sem.sem_flg = SEM_UNDO;    if(semop(semid, &sem, 1)==-1)    {        perror("perror");        exit(0);    }}void sem_v(int index){    struct sembuf sem;    sem.sem_num = index;    sem.sem_op = 1;    sem.sem_flg = SEM_UNDO;    if(semop(semid, &sem, 1)==-1)    {        perror("perror");        exit(0);    }}void sem_del(){    if(semctl(semid,0,IPC_RMID)==-1)    {        perror("delperror");        exit(0);    }}

shma.c:进程A获取用户输入

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <unistd.h>#include <string.h>#include <assert.h>#include <sys/types.h>#include <sys/ipc.h>#include <sys/shm.h>#include "sem.h"int main(){    int shmid = shmget( (key_t)520,128,IPC_CREAT|0666);    sem_get(520,2,0);    assert(shmid != -1);    char *buff = (char *)shmat(shmid,0,0);    while(1)    {        printf("Input:");        fgets(buff,128,stdin);        if(strncmp(buff,"end",3)==0)        {                   sem_v(1);            break;        }        sem_v(1);        sem_p(0);    }    shmdt(buff);        return 0;}

shmb.c:进程B统计A输入的单词个数

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <unistd.h>#include <string.h>#include <assert.h>#include <sys/types.h>#include <sys/ipc.h>#include <sys/shm.h>#include "sem.h"int numcount(char *str){    int len =strlen(str);    int key = 1;    int count =0;    int i =0;    for(i;i<len;i++)    {        if(isalpha(str[i])==0)        {            key = 1;        }        else if(key)        {            count ++;            key = 0;        }    }    return count;}int main(){    int shmid = shmget( (key_t)520,128,IPC_CREAT|0666);    sem_get(520,1,0);    assert(shmid != -1);    int count =0;    int num = 0;    char *buff = (char *)shmat(shmid,0,0);    while(1)    {        sem_p(1);        if(strncmp(buff,"end",3)==0)        {            break;        }        num = numcount(buff);        count +=num;        printf("count=%d ,num = %d \n",count,num);        sem_v(0);    }    shmdt(buff);        sem_del(0);    shmctl(shmid,IPC_RMID,0);    return 0;}

运行结果：