共享内存区的使用

还是以操作系统第三章大作业中的一项作为导入。

大作业2要求.png

共享内存就是允许多个不相关的进程共享访问的一个逻辑内存，是进程间数据共享的一种很有效的方式。所有进程都可以对这片区域进行写入、读取，类似于全局变量吧。

使用共享内存需要一些函数接口来实现，如shmget函数创建共享内存，shmat函数将共享内存连接到进程，shmdt函数将共享内存从进程中分离，shmctl函数可用来删除共享内存段。

有关函数的具体用法可参考Linux进程间通信——使用共享内存

共享内存并没有提供同步机制，故我们需要使用信号量等方式来控制进程间的互斥。本例没有使用信号量，而是使用了written作为标志起到互斥量相同的作用。

下面直接丢代码了，这个问题理解起来没什么难度，就是熟悉对共享内存的操作。模型也借用了上面博客的例子，进行了部分修改。详细内容见代码及注释。

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

#define TEXT_SIZE 1024
void shmread();
void shmwrite();

struct shared_struct
{
    int written;//0表示可写，非0表示可读，类似于读写锁 
    char text[TEXT_SIZE];//记录读写的文本 
};

void shmread()
{
    int running = 1;//程序运行的标志，1为运行 
    void *shm = NULL;//共享内存的原始首地址 
    struct shared_struct *shared;//指向shm 
    int shmid;//共享内存标识符 
    key_t key;//key值 

    //创建key值 
    key = ftok("../", 1234);
    assert(key!=-1);
    //创建共享内存 
    shmid = shmget(key, sizeof(struct shared_struct), 0666|IPC_CREAT);
    assert(shmid!=-1);  //值为假，则打印出错信息并退出    
    //将共享内存连接到当前进程的地址空间 
    shm = shmat(shmid, 0, 0);
    assert(shm!=(void*)-1);
    
    //printf("\nMemory attached at %X\n", (int)shm);
    //设置共享内存 
    shared = (struct shared_struct*)shm;
    shared->written = 0;
    while(running)//读取共享内存的数据 
    {
        //
        if(shared->written != 0)
        {
            printf("You just wrote: %s", shared->text);
            sleep(1);
            //读完数据后设置written使共享内存段可写 
            shared->written = 0;
            //输入end退出程序 
            if(strncmp(shared->text, "end", 3) == 0)
                running = 0;
        }
        else//有其他进程在写数据则不能读取数据 
            sleep(1);
    }
    //将共享内存从当前进程分离 
    assert(shmdt(shm)!=-1);
    //删除共享内存
    assert(shmctl(shmid, IPC_RMID, 0) != -1);
    
    exit(EXIT_SUCCESS);
}

void shmwrite()
{
    int running = 1;
    void *shm = NULL;
    struct shared_struct *shared;
    int shmid;
    key_t key;

    key = ftok("../", 1234);
    assert(key!=-1);

    char buffer[BUFSIZ + 1];//缓冲区用于保存输入的文本，BUFSIZE=8192在stdlib.h中定义的 
    //创建 
    shmid = shmget(key, sizeof(struct shared_struct), 0666|IPC_CREAT);
    assert(shmid!=-1);
    //连接
    shm = shmat(shmid, (void*)0, 0);
    assert(shm!=(void*)-1);

    //printf("Memory attached at %X\n", (int)shm);
    //设置
    shared = (struct shared_struct*)shm;
    while(running)//写数据
    {
        //等待数据被读取后再写数据 
        while(shared->written == 1)
        {
            sleep(1);
            printf("Waiting...\n");
        }
        //写数据
        printf("Enter some text: ");
        fgets(buffer, BUFSIZ, stdin);
        strncpy(shared->text, buffer, TEXT_SIZE);
        
        //写数据后设置written使共享内存段可读 
        shared->written = 1;
        //输入end退出程序 
        if(strncmp(buffer, "end", 3) == 0)
            running = 0;
    }
    //分离
    assert(shmdt(shm)!=-1);
    //sleep(2);
    exit(EXIT_SUCCESS);
}

int main()
{
    pid_t pid;
    pid=fork();
    if(pid==0)  shmwrite(); //子进程使用共享区并读数据 
    else    shmread();      //父进程创建并使用共享区并写数据 
    exit(0);
}

运行示例如图。

运行示例.png

其他参考链接也列出
linux 共享内存(实现进程之间通信)
共享内存的实现详解