Linux共享内存编程实例

/*共享内存允许两个或多个进程进程共享同一块内存(这块内存会映射到各个进程自己独立的地址空间) 从而使得这些进程可以相互通信。 在GNU/Linux中所有的进程都有唯一的虚拟地址空间，而共享内存应用编程接口API允许一个进程使 用公共内存区段。但是对内存的共享访问其复杂度也相应增加。共享内存的优点是简易性。 使用消息队列时，一个进程要向队列中写入消息，这要引起从用户地址空间向内核地址空间的一次复制， 同样一个进程进行消息读取时也要进行一次复制。共享内存的优点是完全省去了这些操作。 共享内存会映射到进程的虚拟地址空间，进程对其可以直接访问，避免了数据的复制过程。 因此，共享内存是GNU/Linux现在可用的最快速的IPC机制。 进程退出时会自动和已经挂接的共享内存区段分离，但是仍建议当进程不再使用共享区段时 调用shmdt来卸载区段。 注意，当一个进程分支出父进程和子进程时，父进程先前创建的所有共享内存区段都会被子进程继承。 如果区段已经做了删除标记(在前面以IPC——RMID指令调用shmctl)，而当前挂接数已经变为0， 这个区段就会被移除。 *//* shmget( ) 创建一个新的共享内存区段 取得一个共享内存区段的描述符 shmctl( ) 取得一个共享内存区段的信息 为一个共享内存区段设置特定的信息 移除一个共享内存区段 shmat( ) 挂接一个共享内存区段 shmdt( ) 于一个共享内存区段的分离 *///创建一个共享内存区段，并显示其相关信息，然后删除该内存共享区#include <stdio.h>#include <unistd.h> //getpagesize( )#include <sys/ipc.h>#include <sys/shm.h>#define MY_SHM_ID 67483int main( ) { //获得系统中页面的大小 printf( "page size=%d/n",getpagesize( ) ); //创建一个共享内存区段 int shmid,ret; shmid=shmget( MY_SHM_ID,4096,0666|IPC_CREAT ); //创建了一个4KB大小共享内存区段。指定的大小必须是当前系统架构 //中页面大小的整数倍 if( shmid>0 ) printf( "Create a shared memory segment %d/n",shmid ); //获得一个内存区段的信息 struct shmid_ds shmds; //shmid=shmget( MY_SHM_ID,0,0 );//示例怎样获得一个共享内存的标识符 ret=shmctl( shmid,IPC_STAT,&shmds ); if( ret==0 ) { printf( "Size of memory segment is %d/n",shmds.shm_segsz ); printf( "Numbre of attaches %d/n",( int )shmds.shm_nattch ); } else { printf( "shmctl( ) call failed/n" ); } //删除该共享内存区 ret=shmctl( shmid,IPC_RMID,0 ); if( ret==0 ) printf( "Shared memory removed /n" ); else printf( "Shared memory remove failed /n" ); return 0; }//共享内存区段的挂载,脱离和使用//理解共享内存区段就是一块大内存#include <stdio.h>#include <sys/shm.h>#include <sys/ipc.h>#include <errno.h>#define MY_SHM_ID 67483int main( ) { //共享内存区段的挂载和脱离 int shmid,ret; void* mem; shmid=shmget( MY_SHM_ID,0,0 ); if( shmid>=0 ) { mem=shmat( shmid,( const void* )0,0 ); //shmat()返回进程地址空间中指向区段的指针 if( ( int )mem!=-1 ) { printf( "Shared memory was attached in our address space at %p/n",mem ); //向共享区段内存写入数据 strcpy( ( char* )mem,"This is a test string./n" ); printf( "%s/n",(char*)mem ); //脱离共享内存区段 ret=shmdt( mem ); if( ret==0 ) printf( "Successfully detached memory /n" ); else printf( "Memory detached failed %d/n",errno ); } else printf( "shmat( ) failed/n" ); } else printf( "shared memory segment not found/n" ); return 0; }/*内存共享区段与旗语和消息队列不同，一个区段可以被锁定。 被锁定的区段不允许被交换出内存。这样做的优势在于，与其 把内存区段交换到文件系统，在某个应用程序调用时再交换回内存， 不如让它一直处于内存中，且对多个应用程序可见。从提升性能的角度 来看，很重要的。 */int shmid;//...shmid=shmget( MY_SHM_ID,0,0 );ret=shmctl( shmid,SHM_LOCK,0 );if( ret==0 ) printf( "Locked!/n" );/////////////////////////////////////////////////////////////////////////*使用旗语协调共享内存的例子 使用和编译命令 gcc -Wall test.c -o test ./test create ./test use a & ./test use b & ./test read & ./test remove */#include <stdio.h>#include <sys/shm.h>#include <sys/ipc.h>#include <sys/sem.h>#include <string.h>#include <stdlib.h>#include <unistd.h>#define MY_SHM_ID 34325#define MY_SEM_ID 23234#define MAX_STRING 200typedef struct{ int semID; int counter; char string[ MAX_STRING+1 ];}MY_BLOCK_T;int main(int argc,char** argv) { int shmid,ret,i; MY_BLOCK_T* block; struct sembuf sb; char user; //make sure there is a command if( argc>=2 ) { //create the shared memory segment and init it //with the semaphore if( !strncmp(argv[ 1 ],"create",6) ) { //create the shared memory segment and semaphore printf( "Creating the shared memory/n" ); shmid=shmget( MY_SHM_ID,sizeof( MY_BLOCK_T ),( IPC_CREAT|0666 ) ); block=( MY_BLOCK_T* )shmat( shmid,( const void* )0,0 ); block->counter=0; //create the semaphore and init block->semID=semget(MY_SEM_ID,1,( IPC_CREAT|0666 )); sb.sem_num=0; sb.sem_op=1; sb.sem_flg=0; semop( block->semID,&sb,1 ); //now detach the segment shmdt( ( void* )block ); printf( "Create the shared memory and semaphore successuflly/n" ); } else if( !strncmp(argv[ 1 ],"use",3) ) { /*use the segment*/ //must specify also a letter to write to the buffer if( argc<3 ) exit( -1 ); user=( char )argv[ 2 ][ 0 ]; //grab the segment shmid=shmget( MY_SHM_ID,0,0 ); block=( MY_BLOCK_T* )shmat( shmid,( const void* )0,0 ); /*##########重点就是使用旗语对共享区的访问###########*/ for( i=0;i<100;++i ) { sleep( 1 ); //设置成1s就会看到 a/b交替出现，为0则a和b连续出现 //grab the semaphore sb.sem_num=0; sb.sem_op=-1; sb.sem_flg=0; if( semop( block->semID,&sb,1 )!=-1 ) { //write the letter to the segment buffer //this is our CRITICAL SECTION block->string[ block->counter++ ]=user; sb.sem_num=0; sb.sem_op=1; sb.sem_flg=0; if( semop( block->semID,&sb,1 )==-1 ) printf( "Failed to release the semaphore/n" ); } else printf( "Failed to acquire the semaphore/n" ); } //do some clear work ret=shmdt(( void*)block); } else if( !strncmp(argv[ 1 ],"read",4) ) { //here we will read the buffer in the shared segment shmid=shmget( MY_SHM_ID,0,0 ); if( shmid!=-1 ) { block=( MY_BLOCK_T* )shmat( shmid,( const void* )0,0 ); block->string[ block->counter+1 ]=0; printf( "%s/n",block->string ); printf( "Length=%d/n",block->counter ); ret=shmdt( ( void*)block ); } else printf( "Unable to read segment/n" ); } else if( !strncmp(argv[ 1 ],"remove",6) ) { shmid=shmget( MY_SHM_ID,0,0 ); if( shmid>=0 ) { block=( MY_BLOCK_T* )shmat( shmid,( const void* )0,0 ); //remove the semaphore ret=semctl( block->semID,0,IPC_RMID ); if( ret==0 ) printf( "Successfully remove the semaphore /n" ); //remove the shared segment ret=shmctl( shmid,IPC_RMID,0 ); if( ret==0 ) printf( "Successfully remove the segment /n" ); } } else printf( "Unkonw command/n" ); } return 0; }