调用共享内存的方法《精通Unix下C语言编程与项目实践》之八

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《精通Unix下C语言编程与项目实践》之八

共享内存的系统调用 

作者：朱云翔，胡平

14.2.1 共享内存的系统调用

共享内存的基本系统调用包括创建共享内存、映射共享内存和释放共享内存映射三种，分别由函数shmget、函数shmat和函数shmdt完成。

1. 共享内存的创建

在Unix中，可以使用函数shmget来创建或获取共享内存，它的原型如下：

#include 

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

函数shmget创建一个新的共享内存，或者访问一个已经存在的共享内存。参数key是共享内存的关键字。size指定了该共享内存的字节大小。参数shmflg的含义与消息队列函数msgget中参数msgflg的含义相类似。它的低9位决定了共享内存属主、属组和其它用户的访问权限，取值与表6-4的文件权限参数类似，但执行权限无意义。它的其它位指定了共享内存的创建方式，其取值与含义如表14-1所示：

表14-1 消息队列创建方式参数

参数	描述
IPC_CREAT	创建共享内存，如果共享内存已经存在，就获取该共享内存的标识号。
IPC_EXCL	与宏IPC_CREAT一起使用，单独使用无意义，此时只能创建一个不存在的共享内存，如果内存已存在，则调用失败。

与消息队列类似，当参数key的取值为IPC_PRIVATE时，将创建关键字为0的共享内存，Unix内核可以同时存在多个关键字为0的共享内存。

函数shmget调用成功时，返回共享内存的标识符，否则返回-1。

例1. 创建关键字为0x1234，访问权限为0666，占用空间10K的共享内存，如果已存在则返回其标识号。

int shmid;

shmid = shmget(0x1234, 10*1024, 0666|IPC_CREAT);

例2. 创建关键字为0x1234，访问权限为0666，占用空间10K的共享内存，如果已存在则报错。

int shmid;

shmid = shmget(0x1234, 10*1024, 0666|IPC_CREAT|IPC_EXCL);

2. 共享内存的映射

与消息队列和信号量不同，共享内存在获取标识号后，仍需调用函数shmat将共享内存段映射到进程地址空间后才可以访问。函数shmat的原型如下：

#include 

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

函数shmat将标识号为shmid共享内存映射到调用进程的地址空间中，映射的地址由参数shmaddr和shmflg共同确定，其规则为：

(1) 如果参数shmaddr取值为NULL，系统将自动确定共享内存链接到进程空间的首地址。

(2) 如果参数shmaddr取值不为NULL且参数shmflg没有指定SHM_RND标志，系统将使用地址shmaddr链接共享内存。

(3) 如果参数shmaddr取值不为NULL且参数shmflg指定了SHM_RND标志位，系统将地址shmaddr对齐后链接共享内存。其中选项SHM_RND的意思是取整对齐，常数SHMLBA代表了低边界地址的倍数，公式“shmaddr - (shmaddr % SHMLBA)”的含义是将地址shmaddr移动到低边界地址的整数倍上。

以上规则可归纳如表14-2所示：

表14-2 共享内存地址映射规则

shmaddr	shmflg	映射地址
NULL		系统自动
非NULL	未置SHM_RND标志位	shmaddr
非NULL	置SHM_RND标志位	shmaddr - (shmaddr % SHMLBA)

【实践经验】在绝大多数情况下，我们指定参数shmaddr值为NULL，以便系统自动选择映射地址。

除了SHM_RND标志，参数shmflg还可以设置SHM_RDONLY标志位，此时共享内存将以只读的方式映射到内存地址中。

函数shmat调用成功时返回共享内存映射空间的起始地址，否则返回-1并置errno错误信息。

例1. 将创建关键字为0x1234，占用空间10K的共享内存，链接到进程中。

int shmid;

char *pmat;

shmid = shmget(0x1234, 10*1024, 0666|IPC_CREAT);

pmat = shmat(shmid, 0, 0);

指针pmat指向共享内存映射空间的首地址。

3. 共享内存的释放

当进程不再需要共享内存时，可以使用函数shmdt释放共享内存映射，其原型如下：

#include 

int shmdt(const void *shmaddr);

函数shmdt释放进程在地址shmaddr处映射的共享内存，参数shmaddr必须为函数shmget的返回值。本函数调用成功时返回0，否则返回-1。

共享内存中有一个映射链接数，进程调用shmat成功时该链接数值自动增加1。调用函数shmdt并不能删除共享内存，它仅仅删除共享内存在进程中的一个链接，并将该共享内存映射数减1。

共享内存可以被进程映射多次，每次映射的首地址是不一样的。进程结束时，系统将自动检查进程中映射的共享内存并释放该映射。

【实践经验】虽然系统会自动释放共享内存在进程中的链接，但显式的调用shmdt释放内存映射是一个良好的编程习惯。

例1. 释放进程中地址paddr处的共享内存映射。

char *paddr;

int ret;

…………………………

ret = shmdt(paddr);

 

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