Linux进程间通信——使用共享内存

zhongzhiwei

2020-04-14

一、什么是共享内存

不同进程之间共享的内存通常安排为同一段物理内存。进程可以将同一段共享内存连接到它们自己的地址空间中，所有进程都可以访问共享内存中的地址，就好像它们是由用C语言函数malloc分配的内存一样。而如果某个进程向共享内存写入数据，所做的改动将立即影响到可以访问同一段共享内存的任何其他进程。

Linux进程间通信——使用共享内存

特点：

1. 共享内存在各种进程间通信方式中具有最高的效率。访问共享内存区域和访问进程独有的内存区域一样快，并不需要通过系统调用或者其它需要切入内核的过程来完成。同时它也避免了对数据的各种不必要的复制。

2. 共享内存并未提供同步机制，需要其他机制来同步对共享内存的访问，例如信号量

二、相关函数

它们声明在头文件 sys/shm.h中。

1. shmget：创建共享内存

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

第一个参数是内核中唯一的key，可以用ftok函数生成，hmget函数成功时返回一个与key相关的共享内存标识符（非负整数），用于后续的操作都是用那个返回值了。

2. shmat：将一个共享内存段映射到调用进程的数据段中

第一次创建完共享内存时，它还不能被任何进程访问，shmat函数的作用就是用来启动对该共享内存的访问，并把共享内存连接到当前进程的地址空间。它的原型如下：

void *shmat(int shm_id, const void *shm_addr, int shmflg);

第一个参数，shm_id是由shmget函数返回的共享内存标识。

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。

第三个参数，shm_flg是一组标志位，通常为0。

调用成功时返回一个指向共享内存第一个字节的指针

3. shmd函数

将共享内存从当前进程中分离，注意，将共享内存分离并不是删除它，只是使该共享内存对当前进程不再可用。

int shmdt(const void *shmaddr);

4. shmctl

用来控制共享内存，例如， IPC_RMID：删除共享内存段

#include <iostream>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/shm.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <unistd.h>
using namespace std;

int main()
{
  char *shmaddr;
  char *shmaddread;
  char str[]="Hello, I am a processing. \n";
  int shmid;

  key_t key = ftok(".",1);
  pid_t pid1 = fork();
  if(pid1 == -1){
    cout << "Fork error. " << endl;
    exit(1);
  }
  else if(pid1 == 0){
    //子进程1
    shmid = shmget(key,1024,IPC_CREAT | 0600);
    shmaddr = (char*)shmat(shmid, NULL, 0);
               strcpy(shmaddr, str);
    cout << "[Writer] write: " << shmaddr << endl;
    shmdt(shmaddr);
  }
  else
  {
    //父进程
    pid_t pid2 = fork();
    if(pid2 == -1){
      cout << "Fork error. " << endl;
      exit(1);
    }
    else if(pid2 == 0){
      //子进程2
      sleep(2);
      shmid = shmget(key,1024,IPC_CREAT | 0600);
      shmaddread = (char*)shmat(shmid, NULL, 0);        
      cout << "[Reader] read: " << shmaddread << endl;
      shmdt(shmaddread);
    }
  }
  sleep(3);
  return 0;
}

参考链接：

1. https://blog.csdn.net/ljianhui/article/details/10253345

2. https://blog.ailemon.me/2018/03/19/the-theory-and-implemention-on-five-ways-for-communication-between-processings/

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