进程间通信----共享内存

深碍√TFBOYSˉ_ 2022-05-29 06:07 288阅读 0赞

之前我们已经了解了管道和消息队列：[http://blog.csdn.net/qq\_34021920/article/details/79596262][http_blog.csdn.net_qq_34021920_article_details_79596262]  
今天我们再来看一种进程间通信——–共享内存

## 共享内存 ##

共享内存：顾名思义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。（上一张草图）  
![这里写图片描述][Image 1]

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## 共享内存的数据结构 ##

![这里写图片描述][Image 1]

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## 共享内存的特点： ##

*  共享内存是所有进程间通信中最快的（直接是从用户到用户）
 *  不带互斥和同步机制
 *  生命周期随内核

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## 共享内存相关的函数： ##

##### 1.创建一个共享内存 shmget() #####

#include <sys/ipc.h>
    #include <sys/shm.h>
    
    int shmget(key_t key,size_t size,int shmflg>;
    //key（非0整数）:共享内存段的名字（与消息队列类似，在这里不多做说明）
    
    //size: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

返回值：创建成功返回共享内存的标识符，失败返回-1

##### 2.关联共享内存（映射） shmat() #####

#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符。
    
    //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。

返回值：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.取关联（解除映射） shmdt() #####

#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

返回值：调用成功返回0，失败返回-1

##### 4.控制共享内存 shmctl() #####

#include <sys/ipc.h>
    #include <sys/shm.h>
    
    int shmctl(int shm_id, int cmd, struct shmid_ds *buf);
    //shm_id:是shmget函数返回的共享内存标识符
    
    //cmd: 控制共享内存要采取的操作，可以取以下三个值(我们要销毁共享内存，用IPC_RMID即可)：
    //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

返回值：成功返回0，失败返回-1

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接下来用这些函数来编写一个例子  
同样先来写**Makefile**

.PHONY:all
    all:client server
    
    client:client.c comm.c
        gcc -o $@ $^
    
    server:server.c comm.c
        gcc -o $@ $^
    
    .PHONY:clean
    clean:
        rm -f client server

**comm.h**

#ifndef _COMM_H__
    #define _COMM_H__
    
    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <unistd.h>
    #include <sys/types.h>
    #include <sys/ipc.h>
    #include <sys/shm.h>
    
    int CreatShm(int size);
    int DestroyShm(int shmid);
    int GetShm(int size);
    
    #endif

**comm.c**

#include "comm.h"
    
    static int Shm(int size,int flag)//利用参数判断创建还是获取
    {
        key_t key=ftok(".",0x6666);
        if(key<0)
        {
            perror("ftok");
            return -1;
        }
        int shmid=shmget(key,size,flag);
        if(shmid<0)
        {
            perror("shmget");
            return -2;
        }
        return shmid;
    }
    int CreatShm(int size)//创建共享内存
    {
        return Shm(size,IPC_CREAT|IPC_EXCL|0666);
    }
    int GetShm(int size)//获取共享内存
    {
        return Shm(size,IPC_CREAT);
    }
    int Destroy(int shmid)//销毁共享内存
    {
        if(shmctl(shmid,IPC_RMID,NULL)<0)
        {
            perror("shmctl");
            return -1;
        }
        return 0;
    }

**server.c** 负责创建共享内存，接受client发送的消息

#include "comm.h"
    
    int main()
    {
        int shmid=CreatShm(1024);
        printf("creat shm ok!\n");
        char* msg=shmat(shmid,NULL,0);
        sleep(2);
        int i=0;
        while(i++<10)
        {
            printf("client say:%s\n",msg);
            sleep(1);
        }    
        shmdt(msg);
        sleep(5);
        Destroy(shmid);
        return 0;
    }

**client.c** 负责向server发送消息

#include "comm.h"
    
    int main()
    {
        int shmid=GetShm(1024);
        sleep(1);
        char* msg=shmat(shmid,NULL,0);
        sleep(2);
        int i=0;
        while(i<10)
        {
            msg[i]='0'+i;
            i++;
            msg[i]=0;
            sleep(1);
        }
        shmdt(msg);
        return 0;
    }

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**测试结果**：  
![这里写图片描述][Image 1]  
![这里写图片描述][Image 1]

同样利用 **ipcs -m**命令可以看到我们创建出来的共享内存，因为在测试过程中，我们已经利用函数来删除了共享内存，所以不用再手动删除。  
但是还是可以利用 **ipcrm -m+shmid** / **ipcrm -M+key** 来删除。

[http_blog.csdn.net_qq_34021920_article_details_79596262]: http://blog.csdn.net/qq_34021920/article/details/79596262
[Image 1]: