共享内存(进程间的通信方式)

1.共享内存的特点

（1）共享内存是一种最高效的进程间的通信方式，进程可以直接读写内存，而进程之间不需要通过任何数据的拷贝。

（2）内核中有一块供多个进程交换信息的内存区，可由需要访问的进程将内存区映射到自己的私有地址空间。

（3）进程之间可以读写内核的这一内存区，而不需要进行数据拷贝。

（4）由于出现多个进程共享一段内存的情况，需要依靠互斥锁，信号量等同步机制来实现内存共享的功能。

2.函数接口

（1）key_t ftok(const char *pathname,int proj_id);

功能：产生一个独一无二的key值；

参数：pathname->提前创建的可访问文件的文件名；proj_id:任意一个字符；

返回值：成功则返回生成的key值，失败则返回-1；

//代码演示

//创建key值
key_t key;
//文件的inode号和字符的ASCII码拼接成key值；
key = ftok("./file",'a');  //“file”是已存在的可访问文件的路径，‘a’是任意一个字符；
//key值创建失败会返回-1；
if(key < 0)
{
    perror("ftok err");
    return -1;
}

（2）int shmget(key_t key,size_t size,int shmflg);

功能：创建或打开共享内存；

参数：key->键值；size->共享内存的大小；

shmflg->常被设置为IPC_CREAT|IPC_EXCL|0666，前两项的作用是创建的共享内存如果不存在，则会创建该共享内存，并返回共享内存id，如果该共享内存已经存在，则会返回-1并生成EEXIST错误码；

返回值：成功则返回共享内存id，失败则返回-1；

//代码演示

//创建共享内存
int shmid;
shmid = shmget(key,64,IPC_CREAT|IPC_EXCL|0666);
if(shmid <= 0)
{
    if(errno == EEXIST)
    {    
        //如果共享内存已存在，则打开已经创建的共享内存
        shmid = shmget(key,64,0666);
    }
    else
    {
        perror("shmget err");
        return -1;
    }
}
printf("shmid:%d,key:%#xn",shmid,key);

（3）void *shmat(int shmid,const void *shmaddr,int shmflg);

功能：映射共享内存，把指定的共享内存映射到进程的地址空间用于访问；

参数：shmid->共享内存的id号；shmaddr->一般为NULL，表示由系统自动完成映射；

shmflg->SHM_RDONLY代表对该共享内存进行只读操作；0代表可读可写；

返回值：成功则返回映射后的地址，失败则返回-1；

//代码演示

//创建映射,映射类型要和指针类型保持一致
char *p = NULL;
p = (char *)shmat(shmid,NULL,0);
//错误判断,返回值-1也要和指针保持相同类型
if(p == (char *)-1)
{
    perror("shmat err");
    return -1;
}

（4）int shmdt(const void *shmaddr);

功能：取消映射；

参数：shmaddr->要取消的映射地址；

返回值：成功则返回0，失败则返回-1；

//接上方创建映射代码

//取消映射
shmdt(p);

（5）int shmctl(int shmid,int cmd,struct shmid_ds *buf);

功能：删除共享内存，或对共享内存进行操作；

参数：shmid->共享内存id；

cmd-> IPC_STAT获得共享内存的属性信息，存放在第三个参数buf中；

IPC_SET设置共享内存的属性信息，要设置的属性存放在第三个参数buf中；

IPC_RMID删除共享内存，第三个参数设置为NULL；

返回值：成功则返回0，失败则返回-1；

3.有关共享内存的系统命令

1.ipcs -m:查看系统中的共享内存；

2.ipcrm -m shmid:删除指定共享内存；

代码演示：创建共享内存，创建映射，向共享内存中写入字符串hello，并输出到终端；

#include <stdio.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>

int main(int argc, char const *argv[])
{
    //1.创建key值
    key_t key;
    //“.file”是已存在的可访问文件的路径名，'a'是任意的一个字符
    //文件的inode号和字符ascii码拼接成key值;
    key = ftok("./file",'a');
    //key值创建失败会返回-1;
    if(key < 0)
    {
        perror("ftok err");
        return -1;
    }

    //2.创建共享内存(share memory)
    //key值，内存大小，权限
    int shmid;
    shmid = shmget(key,64,IPC_CREAT|IPC_EXCL|0666);
    if(shmid <= 0)
    {
        //如果错误码是文件已经存在，则省去部分权限
        if(errno == EEXIST)
        {
            shmid = shmget(key,64,0666);
        }
        else
        {
            perror("shmget err");
            return -1;
        }
    }
    printf("shmid:%d,key:%#xn",shmid,key);

    //3.映射共享内存
    //共享内存id，NULL，0代表可读可写，SHM_RDONLY代表可读;
    char *p;
    //强转为指针p的类型
    p = (char *)shmat(shmid,NULL,0);
    //创建失败的返回值为-1，-1也要强转为指针p的类型;
    if(p == (char *)-1)
    {
        perror("shmat err");
        return -1;
    }
    //p目前指向的是共享内存的首地址，所以应该使用复制函数给p指向的空间赋值;
    strcpy(p,"hello");
    printf("%sn",p);
    //取消映射
    shmdt(p);
    //删除共享内存
    /*共享内存id号，IPC_RMID删除共享内存，第三个参数为NULL;IPC_STAT获取共享内存
    属性信息，放在第三个参数中，IPC_SET设置共享内存属性信息，要设置的属性放在第三
    个参数中*/
    shmctl(shmid,IPC_RMID,NULL);

    return 0;
}

代码练习：使用共享内存，实现在一个进程循环从终端输入字符串，另一个进程循环输出，当输入“quit”时结束；

//read.c

#include <stdio.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>

//使用标志位保证先输入后输出
struct msg{
	int flag; //标志位
	char buf[32]; //保存输入的字符串
};

int main(int argc, const char *argv[])
{
	key_t key;
	int shmid;
	struct msg *p = NULL;

	//1.创建key值 
	if((key = ftok("./app", 'a')) < 0)
	{
		perror("ftok err");
		return -1;
	}
	//2.创建或打开共享内存
	if((shmid = shmget(key, 128, IPC_CREAT|IPC_EXCL|0666)) <= 0)
	{
		if(errno == EEXIST)
			shmid = shmget(key, 128, 0666);
		else
		{
			perror("shmget err");
			return -1;
		}
	}
	//3.映射共享内存
	if((p = shmat(shmid, NULL, 0)) == (struct msg *)-1)
	{
		perror("shmat err");
		shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL);
		return -1;
	}

	//标志位初始化为0；
	p->flag = 0;
	//循环输入
	while(1)
	{	
		//标志位为0时进入输入循环；
		if(p->flag == 0)
		{
			//使用fgets获取在终端中输入的任何字符；
			fgets(p->buf, 32, stdin);
			//信号量变为1；
			p->flag = 1;
			if(strcmp(p->buf, "quitn") == 0)
				break;
		}
	}
	//4.取消映射 
	shmdt(p);

	return 0;
}

//write.c
//同上方read.c程序

//标志位初始化为0，保证先输入再输出
	p->flag = 0;
	while(1)
	{
		//如果先循环输出程序，运行到此处，程序阻塞，开始运行输入程序；
		//输入程序结束后，标志位变为1，再从此处继续运行
		if(p->flag == 1)
		{
			if(strcmp(p->buf, "quitn") == 0)
				break;
			printf("data:%s", p->buf);
			//标志位变为0，保证输出操作结束后，重新开始输入
			p->flag = 0;
		}
	}
	//4.取消映射 
	shmdt(p);
	//5.删除共享内存 
	shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL);

	return 0;

如果本文中存在概念错误或代码错误的情况，请批评指正。

目录

1.共享内存的特点

2.函数接口

3.有关共享内存的系统命令