Linux 進程間通訊 共享內存

1.特色：
　　1）共享內存是一種最爲高效的進程間通訊方式，進程能夠直接讀寫內存，而不須要任何數據的拷貝。如管道當在內核空間建立之後，用戶空間須要內存  拷貝，須要拷貝數據，因此效率低。

　　2）爲了在多個進程間交換信息，內核專門留出了一塊內存區，能夠由須要訪問的進程將其映射到本身的私有地址空間

　　3）進程就能夠直接讀寫這一內存區而不須要進行數據的拷貝，從而大大提升的效率。

　　4）因爲多個進程共享一段內存，所以也須要依靠某種同步機制，如互斥鎖和信號量等

 

2.共享內存的使用步驟：

　　1）建立/打開共享內存

　　2）映射共享內存。即把指定的共享內存映射到進程的地址空間用於訪問

　　3）撤銷共享內存映射

　　4）刪除共享內存對象

3.相關函數：

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

　　　　功能：產生一個獨一無二的key值

　　　　參數：Pathname：已經存在的且可訪問文件的名字

　　　　　　　Proj_id：一個字符（由於只用低8位），生成key的數字，不能爲0

　　　　返回值：成功：key值；失敗：-1

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

　　　　功能：建立或打開共享內存對象

　　　　參數：key 鍵值 ； size 共享內存的大小 ； shmflg IPC_CREAT|IPC_EXCL|0777（標誌位，是否新建，和權限）

　　　　返回值：成功 shmid（共享內存ID） ； 出錯 -1

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

　　　　功能：映射共享內存，即把指定的共享內存映射到進程的地址空間用於訪問

　　　　參數：shmid 共享內存的id號 ； shmaddr 通常爲NULL，表示由系統自動完成映射，若是不爲NULL，那麼有用戶指定

　　　　　　       shmflg：SHM_RDONLY就是當前進程對該共享內存只能進行讀操做  0 可讀可寫

　　　　返回值：成功：完成映射後的地址，出錯：-1的地址

　　　　用法：(p = (char *)shmat(shmid，NULL,0)) == (char *)-1  （對-1強轉成字符型地址）

　　4）int shmdt(const void *shmaddr);

　　　　功能：取消映射

　　　　參數：要取消的地址

　　　　返回值：成功0 ；失敗的-1

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

　　　　功能：(刪除共享內存)，對共享內存進行各類操做

　　　　參數：shmid 共享內存的id號 ； cmd IPC_STAT 得到shmid屬性信息，存放在第三參數

　　　　　  　  IPC_SET 設置shmid屬性信息，要設置的屬性放在第三參數

　　　　　　    IPC_RMID:刪除共享內存，此時第三個參數爲NULL便可

　　　　返回： 成功0 ； 失敗-1

　　　　用法：shmctl(shmid,IPC_RMID,NULL);

補充：

一、IPC對象建立後一直存在，直到被顯示的刪除，及最後一個進程要刪除IPC對象

二、每一個IPC對象除了有ID以外還有相關聯的key值（IPC對象的屬性），key值做用，經過key值，不一樣的進程可以找到打開同一個IPC對象，由於IPC對象建立好之後，他的ID是隨機分配的，只有建立IPC對象的進程才能直接得到這個ID，其餘進程是不知道這個ID的，其餘進程就經過key去得到這個ID，經過key打開同一個IPC對象。key值爲0表示私有的。不一樣的進程用ftok函數，生成的key值要同樣，及ftok函數的參數就要保持一致。

例子：

經過終端輸入信息，寫入到共享內存中，而後打印共享內存中的數據

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

int main(int argc, const char *argv[])
{
    key_t key; //共享內存的惟一標識 key 值
    int shmid; //
    char *p = NULL;

    //  函數原型  key_t ftok(const char *pathname, int proj_id);;
    key = ftok("./app",'a'); //建立key值
    if(key < 0)
    {
        perror("fail ftok ");
        exit(1);
    }//共享內存 不存在，建立
    shmid = shmget(key,128,IPC_CREAT|IPC_EXCL|0777);// 建立/打開共享內存，返回id根據id映射
    if(shmid < 0) 
    {
        if(errno == EEXIST)//文件存在時，直接打開文件獲取shmid
        {
            printf("file eexist");
            shmid = shmget(key,128,0777); //若是建立了，直接打開
        }
        else
        {
            perror("shmget fail ");
            exit(1);
        }
    }
    p = (char *)shmat(shmid,NULL,0);//映射，返回地址，根據地址操做，錯誤 返回 -1 的地址
    if( p == (char *)(-1) ) //錯誤形式判斷
    {
        perror("shmat fail ");
        exit(1);
    }

    read(0,p,10);//從終端讀數據，寫入p指向的空間
    printf("%s\n",p); //打印p指向空間的內容

    shmdt(p);//解除映射

    //int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);
    shmctl(shmid,IPC_RMID,NULL); //刪除

    return 0;
}

測試：終端輸入123 寫入共享內存中，而後經過共享內存打印出來

 

共享內存總結;

 （1）key 值得獲取，根據不一樣的key值得到這塊共享內存惟一的id 根據這個惟一的 id 不一樣進程實現共同訪問這塊共享內存（進程間想訪問同一塊共享內存，就要獲得這個共享內存惟一的id）

 （2） key值經過函數 ftok 函數獲取，函數的功能是根據不一樣的文件名，不一樣的字符獲得這個不一樣的 key 值

 （3） 固然這個key值其實就是一個整數，也能夠經過給定肯定的數建立 / 打開一塊共享內存，使用 ftok 的目的是防止本身亂填數字，形成不一樣進程間訪問衝突