进程间通信方式——共享内存「建议收藏」

全栈程序员站长

发布于 2022-09-27 11:38:42

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发布于 2022-09-27 11:38:42

1.什么是共享内存？

共享内存就是允许两个或多个进程共享一定的存储区。就如同 malloc() 函数向不同进程返回了指向同一个物理内存区域的指针。当一个进程改变了这块地址中的内容的时候，其它进程都会察觉到这个更改。因为数据不需要在客户机和服务器端之间复制，数据直接写到内存，不用若干次数据拷贝，所以这是最快的一种IPC。

注：共享内存没有任何的同步与互斥机制，所以要使用信号量来实现对共享内存的存取的同步。

2.与共享内存有关的数据结构

system V版本的通信方式都具有相似的数据结构，参考见：

进程间通信方式——消息队列

注：其中的同只是将数据结构中的消息队列msg换成shm而已

3.与共享内存有关的函数

所有的函数共用头文件

#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>

3.1创建共享内存——>shmget() 函数

int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);
				//成功返回共享内存的ID,出错返回-1

(1)第一个参数key是长整型（唯一非零），系统建立IPC通讯（消息队列、信号量和共享内存）时必须指定一个ID值。通常情况下，该id值通过ftok函数得到，由内核变成标识符，要想让两个进程看到同一个信号集，只需设置key值不变就可以。

(2)第二个参数size指定共享内存的大小，它的值一般为一页大小的整数倍（未到一页，操作系统向上对齐到一页，但是用户实际能使用只有自己所申请的大小）。

(3)第三个参数shmflg是一组标志，创建一个新的共享内存，将shmflg 设置了IPC_CREAT标志后，共享内存存在就打开。而IPC_CREAT | IPC_EXCL则可以创建一个新的，唯一的共享内存，如果共享内存已存在，返回一个错误。一般我们会还或上一个文件权限

3.2操作共享内存———>shmctl()函数

int shmctl(int shm_id, int cmd, struct shmid_ds *buf); 
				//成功返回0，出错返回-1

(1)第一个参数，shm_id是shmget函数返回的共享内存标识符。

(2)第二个参数，cmd是要采取的操作，它可以取下面的三个值：

IPC_STAT：把shmid_ds结构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，就把共享内存的当前关联值设置为shmid_ds结构中给出的值

IPC_RMID：删除共享内存段

(3)第三个参数，buf是一个结构指针，它指向共享内存模式和访问权限的结构。 shmid_ds结构至少包括以下成员

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

3.3挂接操作———>shmat()函数

创建共享存储段之后，将进程连接到它的地址空间

void *shmat(int shm_id, const void *shm_addr, int shmflg); 
					//成功返回指向共享存储段的指针，出错返回-1

(1)第一个参数，shm_id是由shmget函数返回的共享内存标识。

(2)第二个参数，shm_addr指定共享内存连接到当前进程中的地址位置，通常为空，表示让系统来选择共享内存的地址。

(3)第三个参数，shm_flg是一组标志位，通常为0

3.4分离操作———>shmdt()函数

该操作不从系统中删除标识符和其数据结构，要显示调用shmctl(带命令IPC_RMID)才能删除它

int shmdt(const void *shmaddr); //成功返回0，出错返回-1

(1)addr参数是以前调用shmat时的返回值

4.模拟实现进程间的通信方式———>共享内存

Server作为发送方,每次向共享内存中，写入A,Client作为接收方,每次读取共享内存中的数据

comm.h

#ifndef __COMM_H__
#define __COMM_H__
#include <stdio.h>
#include <error.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#define PATHNAME "."
#define PROJ_ID 066
int CreatShmid(int size);
int GetShmid(int size);
int Destory(int shmid);
#endif

comm.c

#include "comm.h"
static int commShmid(int size,int flag)
{
    key_t key=ftok(PATHNAME,PROJ_ID);
    if(key>0)
    {   
        return shmget(key,size,flag);
    }   
    else
    {   
        perror("ftok");
        return -1; 
    }   
}

int CreatShmid(int size)
{
    return commShmid(size,IPC_CREAT|IPC_EXCL|0666);
}
int GetShmid(int size)
{
    return commShmid(size,IPC_CREAT);
}
int Destory(int shmid)
{
    return shmctl(shmid,0,IPC_RMID);
}

server.c

#include "comm.h"
int main()
{
    int shmid=CreatShmid(4097);
    if(shmid>0)
    {   
        int i=0;
        char *addr=shmat(shmid,NULL,0);
        while(i<20)
        {   
            addr[i++]='A';
            addr[i]='#include "comm.h"
int main()
{
    int shmid=CreatShmid(4097);
    if(shmid>0)
    {   
        int i=0;
        char *addr=shmat(shmid,NULL,0);
        while(i<20)
        {   
            addr[i++]='A';
            addr[i]='\0';
            sleep(1);
        }   
        if(shmdt(addr)==-1)
        {   
            perror("shmat");
            return -3; 
        }   

    }   
   else
    {   
        perror("CreatShmid");
        return -1;
    }
    if(Destory(shmid)<0)
    {
        perror("Destory");
        return -2;
    }
    return 0;
}
 ';
            sleep(1);
        }   
        if(shmdt(addr)==-1)
        {   
            perror("shmat");
            return -3; 
        }   

    }   
   else
    {   
        perror("CreatShmid");
        return -1;
    }
    if(Destory(shmid)<0)
    {
        perror("Destory");
        return -2;
    }
    return 0;
}

client.c

#include "comm.h"
int main()
{
    int shmid=GetShmid(4097);
    if(shmid>0)
    {   
        int i=0;
        char *addr=shmat(shmid,NULL,0);
        while(i<20)
        {   
            printf("%s\n",addr);
            sleep(1);
            i++;
        }   
        if(shmdt(addr)==-1)
        {   
            perror("shmdt");
            return-1;
        }   
    }   
    else
    {   
        perror("GetShmid");
      return -2;
    }
    return 0;
}