Linux下的进程通信之system V共享内存
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使用system V共享内存进行进程间通信：
获取共享内存shmget
将共享内存关联到进程
去关联共享内存
删除共享内存
简易模拟实现server和client之间的通信：
服务端代码：
客户端代码：
共享内存的特点：
其他进程间通信的方式
IPC之间的联系
上篇提到进程间通信的方式管道，system V共享内存也是一种进程间通信的方式。
使用system V共享内存进行进程间通信：
获取共享内存shmget
使用获取共享内存函数第一个参数key是标识共享内存的一个唯一数字，相当于两个进程之间约定的同一个文件进行通信。它标识了两个进程，将使用的同一块共享内存进行通信，即可以通过ftok函数通过传入的参数获取唯一的数值，但是这个函数不保证生成的数值唯一。
ftok函数的第一个参数是路径，第二个参数是一个整数，但是函数内部实现只会使用低8bit位的数生成key，创建失败时返回-1。
第二个参数是size表示要创建共享内存的大小，一般设置为4K的整数倍，也就是4096byte的整数倍，这是因为物理内存是以页为单位的，每页就是4KB的大小，假设传入4097字节，OS会分配8KB，但是用户只能使用4097字节的大小。
第三个参数是创建共享内存的方式，是使用宏作为参数。
可用宏有：
IPC_CREAT表示不存在共享内存就创建之，存在就返回之。
IPC_EXCL，这个宏必须搭配上面的宏一起使用，表示如果存在就错误返回，如果不存在就创建共享内存，这两个宏搭配使用，可以保证创建的共享内存是新的。
函数的返回值是共享内存的id即shmid。
将共享内存关联到进程
使用共享内存之前，需要用我们的关联共享内存函数去关联我们的共享内存，使用的时候像使用从堆申请的内存一样去使用即可，使用完之后，需要调用系统调用去关联，最后调用系统调用或使用命令行去删除共享内存。本质上是共享内存和进程产生关联，也就是页表建立了进程地址空间共享区和物理内存的映射。
使用shmat函数：
第一个参数shmid是共享内存id，是shmget函数的返回值。
第二个参数shmaddr是指定关联到进程地址空间的某一个地址，常用NULL、nullptr表示先关联到系统可以获得到的地址。
第三个参数shmflg是设置关联共享内存的属性，可传入0表示读写权限，传入SHM_RDONLY表示只读权限。
当关联失败时会返回（void*) -1，比如shmget函数第三个参数没有带入文件权限，默认文件权限就是0，关联共享内存时就会失败。
去关联共享内存
使用shmdt去掉之前的关联
创建的共享内存是在系统内核中维护的，所以它的生命周期是属于内核的，如果不通过命令行或者系统调用的方式显式删除掉共享内存，只就只能通过重启操作系统来删除共享内存的，所以共享内存的生命周期是随内核的。
删除共享内存
可以使用shmctl函数，第一个参数是shmid，传入第二个参数是IPC_RMID即可。
或者在命令行使用ipcs -m查看共享内存，使用ipcsrm -m 共享内存id删除共享内存：
简易模拟实现server和client之间的通信：
server服务端进行如下步骤：
1.创建key，并获取shm,返回shmid
2.关联共享内存
3.获取共享内存内容，直接打印
4.去关联共享内存
5.删除共享内存
服务端代码：
#include "util.hpp"
int main()
{
// 1.创建key，并获取shm,返回shmid
key_t key = CreateKey();
int shmid = shmget(key, MEM_SIZE, IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0666);
if (shmid < 0)
{
cerr << "shmget:" << strerror(errno) << endl;
return 2;
}
// 2.关联共享内存
char *shm = (char *)shmat(shmid, nullptr, 0);
cout << "attach success" << endl;
if (shm == (void *)-1)
{
cerr << "shmat error" << endl;
return 3;
}
// 3.使用共享内存
while (1)
{
printf("%s", shm);
if (strncasecmp(shm, "QUIT", 4) == 0) // 用户控制退出，忽略大小写,需要使用strncasecmp
{
cout << "server quit!" << endl;
break;
}
sleep(5);
}
// 4.去关联共享内存
shmdt(shm);
cout << "detach shm success!" << endl;
// 5.删除共享内存
shmctl(shmid, IPC_RMID, nullptr);
cout << "remove shm success!" << endl;
return 0;
}客户端的步骤与服务端基本相同，先创建key值，然后获取共享内存，然后挂接共享内存，最后是使用共享内存，不需要进行删除共享内存，因为服务端会完成此工作。
客户端代码：
#include "util.hpp"
int main()
{
// 1.创建key，并获取shm,返回shmid
key_t key = CreateKey();
int shmid = shmget(key, MEM_SIZE, IPC_CREAT | 0666);
if (shmid < 0)
{
cerr << "shmget:" << strerror(errno) << endl;
return 2;
}
// 2.关联共享内存
char *shm = (char *)shmat(shmid, nullptr, 0);
if (shm == (void *)-1)
{
cerr << "shmat error" << endl;
return 3;
}
// 3.使用共享内存
while (1)
{
printf("Please Enter#");
fflush(stdout);
ssize_t s = read(0, shm, MEM_SIZE); // 从键盘信息写入共享内存
if (s > 0)
shm[s - 1] = '\0';
char *str = shm;
if (strncasecmp(str, "QUIT", 4) == 0) // 用户控制退出，忽略大小写,需要使用strncasecmp
{
cout << "client quit!" << endl;
break;
}
}
// 4.去关联共享内存
shmdt(shm);
cout << "detach shm success!" << endl;
return 0;
}公共头文件代码：
#include
#include
#include
#include
#include
#include
using std::cerr;
using std::endl;
using std::cout;
#define IPC_PATH "/home/ys/os-learning-code/oscall/IPC"
#define PROJ_ID 0x66
#define MEM_SIZE 4096
key_t CreateKey()
{
key_t key = ftok(IPC_PATH, PROJ_ID);
if (key == -1)
{
cerr << "ftok create key error" << endl;
exit(1);
}
return key;
} 测试结果：
共享内存的特点：
共享内存的特点如下，首先它没有访问控制，所以它是所有进程间通信方式中，通信速度最快的，其次共享内存没有访问控制，共享内存是进程之间访问看到同一份的资源，即临界资源，临界资源没有受到访问控制，即没有互斥和同步机制，会导致访问临界资源出现问题。
其他进程间通信的方式
还有消息队列，信号量等等。
信号量的本质是一个计数器，是一种预定的机制，类似于买电影票，预定的座位一样，只要拿到了票，就相当于获得了座位，就相当于获得了访问临界资源的权利，所以申请信号量的操作就相当于申请临界资源，对计数器的操作必须是原子性的才能保证，信号量和消息队列的生命周期也都是随内核的。
IPC之间的联系
内核在底层实现各种进程间通信的内核结构中，每种内核结构的第一个字段都是ipc_perm。操作系统用指针指向的内核结构，当访问不同类型的IPC资源时进行强制类型转换，即可访问到不同类型的ipc资源，这样子去定义结构，有利于OS以统一的规则管理IPC资源。
ipc_perm结构体的字段中包含key等：
使用ipcs -m/-q/-s/-a命令查看共享内存，消息队列，信号量，或所有IPC资源。
