进程间通信笔记（10）—SystemV共享内存

忘是亡心i 2022-07-16 02:14 181阅读 0赞

## 1.概述 ##

System V共享内存区在概念上类似与Posix共享内存区。代之以调用shm\_open后调用mmap，先调用shmget，在调用shmat，在终端市使用`ipcs`命令可以查看SystemV的IPC对象。

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## 2.SystemV 共享内存编程 ##

### **2.1shmget函数** ###

#include <sys/ipc.h>
    #include <sys/shm.h>
    
    int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);

第一个参数 key 通过 ftok 获取。  
第二个参数 size 以字节为单位指定内存区大小。  
第三个参数 shmflg 表示权限组合 可以是 `IPC_EXCL | IPC_CREAT | 0600`  
调用成功后，该共享内存区会被以size的大小初始化为0，并返回一个shmid让我们操作该共享内存区。

### **2.2shmat函数** ###

该函数可以将打开的共享内存区后，将其附接到调用进程的地址空间。

#include <sys/types.h>
    #include <sys/shm.h>
    void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg);

第一个参数 shmid 由 shmget返回  
第二个参数 shmaddr是一个非空指针返回值取决于shmflg（如果指定NULL，则由系统选择）  
第三个参数 shmflg如果指定了SHM\_RND，则相应的共享内存区附接到由shmaddr参数指定的地址。  
否则，共享内存区将附接到shmaddr参数指定的地址向下舍入SHMLBA常值。

### **2.3shmdt函数** ###

#include <sys/types.h>
    #include <sys/shm.h>
    int shmdt(const void *shmaddr);

调用这个函数进程可以主动切断这个内存区，不过如果没有调用该函数，当进程结束时会自动切断。切断连接后，共享内存区依然存在。

### **2.4shctl函数** ###

该函数完成对共享内存区的各种操作。

#include <sys/ipc.h>
    #include <sys/shm.h>
    int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);
    
    //其中
    struct shmid_ds {
        struct ipc_perm shm_perm;    /* Ownership and permissions */
        size_t          shm_segsz;   /* Size of segment (bytes) */
        time_t          shm_atime;   /* Last attach time */
        time_t          shm_dtime;   /* Last detach time */
        time_t          shm_ctime;   /* Last change time */
        pid_t           shm_cpid;    /* PID of creator */
        pid_t           shm_lpid;    /* PID of last shmat(2)/shmdt(2) */
        shmatt_t        shm_nattch;  /* No. of current attaches */
        ...
        };
    
    The ipc_perm structure is defined as follows (the highlighted fields are settable using IPC_SET):
    
    struct ipc_perm {
        key_t          __key;    /* Key supplied to shmget(2) */
        uid_t          uid;      /* Effective UID of owner */
        gid_t          gid;      /* Effective GID of owner */
        uid_t          cuid;     /* Effective UID of creator */
        gid_t          cgid;     /* Effective GID of creator */
        unsigned short mode;     /* Permissions + SHM_DEST and
                                               SHM_LOCKED flags */
        unsigned short __seq;    /* Sequence number */
    };

该函数有三个命令：  
IPC\_RMID：删除  
IPC\_SET：设置  
IPC\_STAT：获取

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## 3.共享内存区的限制 ##

系统默认的内容，可通过下述命令查看：

cat /proc/sys/kernel/shmmax //共享内存区最大字节数
    cat /proc/sys/kernel/shmall //最多共享内存区数
    cat /proc/sys/kernel/shmmni //最大共享内存区标识符数

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## 4.systemV共享内存区读写程序示例 ##

**`头文件`**

//shm.h
    #include <sys/mman.h>
    #include <sys/stat.h>        /* For mode constants */
    #include <fcntl.h>           /* For O_* constants */
    #include <unistd.h>
    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <string.h>
    #include <semaphore.h>
    #include <time.h>
    #include <assert.h>
    #include <errno.h>
    #include <signal.h>
    #include <pthread.h>
    #include <sys/ipc.h>
    #include <sys/shm.h>

**`写端`**

//shmwrite.c
    
    #include "shm.h"
    #define PATHNAME "."
        int
    main(int argc, char **argv)
    {
    
        int      id;
        int flag;
        char    *ptr;
        size_t  length=1024;
        key_t key;
        struct shmid_ds buff;
        key = ftok(PATHNAME,1);
    
        if(key<0)
        {
            printf("ftok error\r\n");
            return -1;
        }
    
        id = shmget(key, length,IPC_CREAT | IPC_EXCL| S_IRUSR | S_IWUSR  );
        if(id<0)
        {
            printf("errno: %s\r\n",strerror(errno));
            printf("shmget error\r\n");
            return -1;
        }
        ptr = shmat(id, NULL, 0);
        if(ptr==NULL)
        {
            printf("shmat error\r\n");
            return -1;
        }
    
        shmctl(id,IPC_STAT,&buff);
        int i;
        for(i=0;i<buff.shm_segsz;i++)
        {
            *ptr++ = i%256;
        }
        return 0;
    }

**`读端`**

#include "shm.h"
        int
    main(int argc, char **argv)
    {
        const char * const pathname=".";
    
        int      id;
        int flag;
        char    *ptr;
        size_t  length=1024;
        key_t key;
        struct shmid_ds buff;
        key = ftok(pathname,1);
    
        if(key<0)
        {
        printf("ftok error\r\n");
        return -1;
        }
    
        flag = IPC_CREAT |  0400;
    
        id = shmget(key, length, flag);
        if(id<0)
        {
            printf("shmget error\r\n");
            return -1;
        }
        ptr = shmat(id, NULL, 0);
        if(ptr==NULL)
        {
            printf("shmat error\r\n");
            return -1;
        }
    
        shmctl(id,IPC_STAT,&buff);
        int i;
        unsigned char c;
        for(i=0;i<buff.shm_segsz;i++)
        {
            c=*ptr++;
            printf("ptr[%d]=%d\r\n",i,c);
        }
        shmctl(id, IPC_RMID, NULL);
        return 0;
    }

**`Makefile`**

PROGS =Read Write
    CLEANFILES = core core.* *.core *.o temp.* *.out typescript* \
            *.lc *.lh *.bsdi *.sparc *.uw
    
    all :${PROGS}
    
    
    CFLAGS+=-g  
    LIBS+=-lpthread -lrt
    
    Read:  shmread.o
        ${CC} ${CFLAGS} ${LIBPATH} $^  -o $@ ${LIBS}  
        @rm *.o
    
    Write: shmwrite.o
        ${CC} ${CFLAGS} ${LIBPATH} $^ -o $@   ${LIBS}  
        @rm *.o
    
    clean:
        rm -f ${PROGS} ${CLEANFILES}

运行效果图：

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