System V IPC：共享内存

共享内存原理

特点

• 相比管道通信，在读写数据的时候不用切内核态，使通信效率提升
• 相比命名管道，命名管道是内核管理的缓冲区队列，而共享内存不是队列结构
• 属于System V IPC（另外两种是信号量和消息队列）
• 一种IPC资源，不依赖进程是否存在

原理

• 进程共享使用同一段物理内存
• 具有使用权限的进程将共享内存（同一块物理内存）映射到自己地址空间（虚拟地址空间）的一部分
• 每个共享内存有一个 shmid_ds类型的结构与之对应

struct shmid_ds
{
  uid_t shm_perm.uid;
  uid_t shm_perm.gid;
  mode_t shm_perm.mode;
  
...
}

使用到的API

• 创建（打开）共享内存--shmget

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

参数表：
key:共享内存对应键值
size:共享内存大小
shmflg:共享内存权限----IPC_CREATE（创建shm，省略则为打开）|mode（0777）
返回值：
大于0:共享内存ID
-1 :出错

• 连接共享内存--shmat

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

参数表：
shmid:共享内存id号（shmget返回值）
shmaddr：共享内存的起始地址（常用NULL，让内核给分配）
flg：访问共享内存的方式：SHM_RDONLY（读方式）/ 0（可读可写）
返回值：
大于0:共享内存起始地址
-1 :出错

• 解脱共享内存--shmdt
  解脱后shmid_ds结构体中计数器减一(类似文件操作)

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

参数表：
shmaddr：共享内存起始地址（shmat返回值）
返回值：
0:成功
-1 :出错

• 操作（删除）共享内存--shmctl

#include <sys/shm.h>
int shmctl(int shmid,int cmd,struct shmid_ds *buf);

参数表：
shmid:共享内存id号
cmd:执行的操作:如 IPC_RMID,删除共享内存
buf：cmd不同，buf不同，删除时填NULL
返回值：
0:成功
-1 :出错

示例代码

写端

  1 #include <sys/shm.h>
  2 #include <unistd.h> //sleep
  3 #include <string.h> //strcpy
  4 #include <iostream> //perror
  5 using namespace std;
  6 #define SHM_KEY 98  //设定创建共享内存的键值
  7 
  8 int main()
  9 {
 10         int seg_id;     //共享内存id号
 11         char *mem_ptr = NULL;   //指向共享内存的指针
 12         
 13         seg_id = shmget(SHM_KEY,1024,IPC_CREAT|0777);//创建共享内存：键值，大小，权限
 14         if( seg_id == -1 )
 15         {
 16                 perror( "shmget" );
 17                 exit(EXIT_FAILURE);     
 18         }
 19         
 20 
 21         mem_ptr = (char*)shmat(seg_id,NULL,0);//连接共享内存
 22         if(mem_ptr == NULL)
 23         {
 24                 perror("shmat");
 25                 exit(EXIT_FAILURE);     
 26         }
 27         
 28         
 29         cout << "1" << endl;
 30         char  temp[8] = "1234567";
 31         strcpy(mem_ptr,"1234567\n");
 32 //      cout << sizeof(*mem_ptr) << endl;
 33         cout << "2" << endl;
 34         sleep(10);      //等待读端读数据
 35 
 36         shmctl(seg_id,IPC_RMID,NULL);//删除共享内存
 37         return 0;
 38 } 

读端

  1 #include <sys/shm.h> 
  2 #include <unistd.h> 
  3 #include <string.h> 
  4 #include <iostream>
  5 using namespace std;
  6 
  7 #define SHM_KEY 98
  8 
  9 int main()
 10 {
 11         int seg_id;
 12         
 13         char * mem_ptr;
 14         seg_id = shmget(SHM_KEY,00,0777);
 15         if( seg_id == -1 )
 16         {       
 17                 perror("shmget");
 18                 exit(EXIT_FAILURE);     
 19         }
 20 
 21 
 22         mem_ptr = (char*)shmat(seg_id,NULL,0);
 23         if(mem_ptr == NULL)
 24         {       
 25                 perror("shmat");
 26                 exit(EXIT_FAILURE);     
 27         }
 28         cout << mem_ptr <<endl;
 29 
 30         shmdt(mem_ptr);//共享内存解脱
 31         return 0;       
 32 }