一. 簡(jiǎn)介

剛剛我們了解了我們的IPC對(duì)象，我們知道我們的System V進(jìn)程間的通信，在系統(tǒng)建立IPC通信的時(shí)候，必須指定一個(gè)ID值。而該ID的值，我們就可以通過ftok()函數(shù)來(lái)間接的得到。共享內(nèi)存就是我們的進(jìn)程間的一種通信方式。

顧名思義，共享內(nèi)存就是就是允許兩個(gè)不相關(guān)的進(jìn)程訪問同一個(gè)物理內(nèi)存?？梢岳斫鉃槎鄠€(gè)進(jìn)程共享同一塊物理內(nèi)存。共享內(nèi)存是進(jìn)程間共享數(shù)據(jù)的一種最快的方法，進(jìn)程可以將相同的物理內(nèi)存，映射到不同的虛擬地址空間中。所有的進(jìn)程都可以訪問共享內(nèi)存中的數(shù)據(jù)。可以理解為C語(yǔ)言的malloc分配了一個(gè)空間，定義兩個(gè)指針變量保存了堆區(qū)的空間一樣。如果一個(gè)進(jìn)行向共享內(nèi)存中寫入了數(shù)據(jù)，那么它的舉動(dòng)會(huì)影響到可以訪問同一段內(nèi)存的其他進(jìn)程。如下圖所示。

二. 共享內(nèi)存的實(shí)現(xiàn)步驟

我們的共享內(nèi)存的操作步驟分為以下四步:

1)創(chuàng)建共享內(nèi)存 ，既然叫做共享內(nèi)存，顧名思義，肯定是share memory 的縮寫。函數(shù)如下。

#include

#include

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

功能:申請(qǐng)一塊指定大小共享內(nèi)存

參數(shù):

@ key IPC_PRIVATE : 用于親緣間進(jìn)程的通信

ftok()函數(shù)獲得: 用于非親緣關(guān)系的進(jìn)程

@size 申請(qǐng)共享內(nèi)存的大小

(注：所有的內(nèi)存分配時(shí)以也4K的倍數(shù)為大小進(jìn)行分配的。即如果一個(gè)進(jìn)程申 請(qǐng)了1塊只有1byte的內(nèi)存，操作系統(tǒng)也會(huì)給該內(nèi)存分配4096bytes。但是真正能夠使用的只有1byte。 )

@shmflg 權(quán)限標(biāo)志 (常用如下)。

IPC_CREAT | 0666 如果共享內(nèi)存不存在，則創(chuàng)建一個(gè)共享內(nèi)存，否則直接打開已存在的，返回其ID。

IPC_CREAT | IPC_EXCL |0666 只有在共享內(nèi)存不存在的時(shí)候，新的共享內(nèi)存才建立，否則若是存在，shmges調(diào)用失敗，并設(shè)置EEXITST錯(cuò)誤碼。

返回值:

成功返回共享內(nèi)存的id號(hào)，失敗返回-1

查看IPC對(duì)象

ipcs –m 顯示共享內(nèi)存段的信息

ipcs -q 顯示消息隊(duì)列段的信息

ipcs -s 顯示信號(hào)燈集段的信息。

刪除IPC對(duì)象

ipcrm -m/-q/-s ID

理解方法：可以想象成我們使用open函數(shù)打開一個(gè)文件的時(shí)候，若是使用O_CREAT | O_EXECL,0666，若是文件存在，則顯示打開失敗。

練習(xí)：

自己利用ftok()函數(shù)創(chuàng)建一個(gè)key值，然后利用shmget()創(chuàng)建共享內(nèi)存。

如果共享內(nèi)存存在則報(bào)錯(cuò)，不存在則創(chuàng)建。自己利用ipcs命令查看共享內(nèi)存信息。

2)映射共享內(nèi)存，把共享內(nèi)存和進(jìn)程的地址空間聯(lián)系起來(lái)。(share memeor attach)

手冊(cè)閱讀：

翻譯：

shmat() 函數(shù)映射一個(gè)共享內(nèi)存段，把它和由當(dāng)前進(jìn)程調(diào)用的由shmid參數(shù)指定的地址空間聯(lián)系起來(lái)。

這個(gè)指定的地址空間，由shmaddr下列選擇指定：

如果 shmaddr 是NULL，操作系統(tǒng)選擇一個(gè)合適的(未使用的)共享內(nèi)存段。

如果SHM_RDONLY 被shmflag標(biāo)志指定，這個(gè)被映射的進(jìn)程的地址空間必須擁有讀權(quán)限。另一方面，段連接的地址空間若是想要讀寫的話，必須要有讀和寫的權(quán)限。沒有一個(gè)只寫概念的共享內(nèi)存段。

Shamt()函數(shù)成功返回共享內(nèi)存映射的地址空間，失敗返回(void *)-1并設(shè)置error

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

功能:把shmid創(chuàng)建共享內(nèi)存塊附加到進(jìn)程的私有地址。[進(jìn)程的虛擬地址空間]

參數(shù):

@ shmid 共享內(nèi)存段的標(biāo)識(shí) [由shmget()函數(shù)得到]

@ shmaddr[將共享內(nèi)存映射到指定的地址空間]

NULL 讓系統(tǒng)自動(dòng)完成映射

@ shmflg[映射的標(biāo)志] 0 映射可以讀寫;

SHM_RDONLY 映射后只能讀

返回值：成功返回映射后的進(jìn)程的地址空間

失敗返回(void *)-1,并且置errno

注意：進(jìn)程結(jié)束之后，共享內(nèi)存的映射自動(dòng)撤銷。

3)撤銷共享內(nèi)存。

int shmdt (const void * shmaddr);

功能：撤銷共享內(nèi)存到進(jìn)程地址空間的映射

參數(shù)：

@smaddr 共享內(nèi)存映射到進(jìn)程指定的地址空間

返回值:

成功返回 0

失敗返回 -1， 并且置errno

注:給shmdt傳遞的地址必須是shmat()函數(shù)獲得的。

4)刪除共享內(nèi)存。[shmat control]

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

功能：對(duì)共享內(nèi)存進(jìn)行控制

參數(shù)：

@shmid 共享內(nèi)存段的標(biāo)識(shí) [由shmget()函數(shù)得到]

@cmd 共享內(nèi)存的控制命令

IPC_RMID 刪除共享內(nèi)存。

@buf shmid 的一些信息。

NULL 表示不需要使用它。

返回值：

成功返回0，失敗返回-1

//結(jié)構(gòu)體簡(jiǎn)介 [了解即可]

struct shmid_ds

{

struct ipc_perm shm_perm;/* 操作權(quán)限*/

int shm_segsz; /*段的大小(以字節(jié)為單位)*/

time_t shm_atime; /*最后一個(gè)進(jìn)程附加到該段的時(shí)間*/

time_t shm_dtime; /*最后一個(gè)進(jìn)程離開該段的時(shí)間*/

time_t shm_ctime; /*最后一個(gè)進(jìn)程修改該段的時(shí)間*/

unsigned short shm_cpid; /*創(chuàng)建該段進(jìn)程的pid*/

unsigned short shm_lpid; /*在該段上操作的最后1個(gè)進(jìn)程的pid*/

short shm_nattch; /*當(dāng)前附加到該段的進(jìn)程的個(gè)數(shù)*/

/*下面是私有的*/

unsigned short shm_npages; /*段的大小(以頁(yè)為單位)*/

unsigned long *shm_pages; /*指向frames->SHMMAX的指針數(shù)組*/

struct vm_area_struct *attaches; /*對(duì)共享段的描述*/

};

IPC_RMID 破化共享內(nèi)存段。

代碼演示：





運(yùn)行結(jié)果：

練習(xí):利用共享內(nèi)存實(shí)現(xiàn)兩個(gè)進(jìn)程間的shm_read.C和shm_write.C之間的通信。

[注意：兩個(gè)進(jìn)程只要打開的是同一個(gè)文件路徑，則獲得相同的共享內(nèi)存。]

思路:

shm_read.c

…

//接收寫進(jìn)程的信號(hào)

Signal(SIGUSR1，signal_handler)

{

}

//創(chuàng)建共享內(nèi)存

Shget

//內(nèi)存映射

Shmat

通過getpid()得到自己的pid號(hào)寫到共享內(nèi)存中，讓write進(jìn)程獲取。

*(int *)paddr = getpid();

//循環(huán)把數(shù)據(jù)寫到共享內(nèi)存中去

While(1)

{

Pause();//修改等待寫進(jìn)程書寫完畢，接收信號(hào)。

…

Read();

}

//撤銷進(jìn)程

//刪除共享內(nèi)存

shm_write.c

//創(chuàng)建共享內(nèi)存

Shget

//內(nèi)存映射

Shmat

//獲得read進(jìn)程的pid號(hào)，以便于向read進(jìn)程發(fā)送信號(hào)

Pid = *(int *)paddr;

While(1)

{

putchar(‘>’);

fgets();

//書寫完畢發(fā)送信號(hào)。

kill(pid,SIGUSR1);

}

//解除映射

//刪除共享內(nèi)存

注意：由于write進(jìn)程要獲得read進(jìn)程的pid號(hào)，故要求read進(jìn)程先運(yùn)行，write進(jìn)程后運(yùn)行。