进程间通信——共享内存

前言

进程间IPC通信的三大主题，消息队列，信号量，共享内存，我们接下来说一说共享内存，共享内存可以提供给服务器进程和客户进程之间进行通信，不需要进行数据的复制，所以速度最快，只需要让两个进程通过页表映射到同一块物理内存即可，这样，这块物理内存是两个进程都能看到的，这样当一个进程进行写操作，另外的一个进程也就可以做读操作。所以问题关键也就是给出一个特定的存储区。通常情况下，我们需要确保一个进程在写的时候，另外一个进程不能去读，所以我们可以使用信号量进行共享内存访问。

创建共享内存

首先我们利用ftok函数生成key标识。

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

然后我们使用shmget函数，这个函数可以进行创建共享内存。

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

在这你要看好，这个size是需要进行申请的共享内存的大小，需要注意的是，操作系统为你提供的时候是按照页来提供的，因为是按照页提供的，所以size为4k的整数倍，然后shmflg和信号量以及消息队列的类似，如果要创建新的共享内存，那么就是使用IPC_CREATE,IPC_EXCL。如果是已存在的，那么只需要使用IPC_CREATE或者传0。

挂接共享内存

创建好共享的内存以后，这个时候我们就应该考虑的是让进程去挂接共享内存。

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

挂接共享内存，shmflg一般表示什么方式进行挂接，一般都是取0，shmid是挂接的进程号。这个函数返回的是一个地址，我们可以想一下使用malloc的时候如何使用的，这个和那个类似。

去关联共享内存

当一个进程不需要共享内存的时候，这个时候就需要去关联，

int shmdt(const void *shmaddr);

这个参数就是我们挂接以后返回的地址。

销毁共享内存

我们可以使用函数销毁共享内存，

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

上面的这个函数用来控制共享内存的操作，我们可以用它来删除共享内存，当cmd取IPC_RMID的时候就可以删除共享内存，另外我们也可以使用命令来进行操作

ipcrm -m xxx

这样也可以进行销毁共享内存。

注意点

共享内存并没有提供互斥和同步机制，所以一般都是我们自己来做这个，可以使用信号量保证互斥，共享内存一般来提供对大块内存区域的访问，因为共享内存不想IPC另外两个一样需要拷贝和搬迁，所以共享内存是最快的，所以使用也比较多。

对于一个共享内存，实现也应用了引用计数的原理，当进程脱离了共享内存区之后，计数器会减一，只有当计数器变为0的时候，就是没有任何进程来使用这个共享内存区，这个时候共享内存才会被删除，当一个进程终止的时候，它所附加的共享内存区都会自动脱离。

实例

下面的例子是服务器进程进行创建共享共享内存，然后挂接，客户进程是得到关联共享内存，然后客户进程一秒发一个a，这个时候服务器进程接受到，打印，从而实现共享内存。

comm.h

#ifndef __COMM_H_
#define __COMM_H_

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

#define PATHNAME "."
#define PROJID 0x6666
#define SIZE 4096*1

int Comm_Shm(int flags);
int Create_Shm();
int Get_Shm();
int Destory_Shm(int shmid);
char *At_Shm(int shmid);
int Dt_Shm(char *mem_addr);

#endif //!__COMM_H_

comm.c

#include"comm.h"

int Comm_Shm(int flags)
{
key_t shmkey=ftok(PATHNAME,PROJID);
if(shmkey<0)
{
perror("ftok");
return -1;
}
printf("sda");

int shmid=shmget(shmkey,SIZE,flags);
if(shmget<0)
{
perror("shmget");
return -2;
}
printf("create");
return shmid;
}
int Create_Shm()
{
return Comm_Shm(IPC_CREAT|IPC_EXCL|0666);
}
int Get_Shm()
{
return Comm_Shm(0);
}
int Destory_Shm(int shmid)
{
int ret=shmctl(shmid,IPC_RMID,NULL);
if(ret<0)
{
perror("shmctl");
return -1;
}
return 0;
}

char* At_Shm(int shmid)
{
char *shm=(char *)shmat(shmid,NULL,0);
return shm;
}
int Dt_Shm(char *mem_addr)
{
int ret =shmdt(mem_addr);
return 0;
}

client.c

#include"comm.h"
int main()
{
int shmid=Get_Shm();

char *add=At_Shm(shmid);

printf("physic address:%s",add);
int i=0;
while(1)
{
sleep(1);
add[i++] = 'a';
i %= (SIZE-1);
add[i]='\0';

}
Dt_Shm(add);
return 0;
}

server.c

#include"comm.h"
int main()
{
int shmid=Create_Shm();
sleep(5);
char *add=At_Shm(shmid);
while(1)
{
sleep(1);
printf("%s\n",add);
}
sleep(5);
Dt_Shm(add);
Destory_Shm(shmid);
return 0;
}