五、共享内存
1、共享内存概述
共享内存允许两个或者多个进程共享给定的存储区域。
2、共享内存的特点
2.1、共享内存是进程间共享数据的一种最快的方法。
一个进程向共享的内存区域写入了数据，共享这个内存区域的所有进程就可以立刻看到其中的内容。
2.2、使用共享内存要注意的是多个进程之间对一个给定存储区访问的互斥。
若一个进程正在向共享内存区写数据，则在它做完这一步操作前，别的进程不应当去读、写这些数据。
共享内存示意图
4G的虚拟内存空间分为3G的用户空间和1G内核空间，由于进程间的都有自己独立的虚拟地址空间，所以需要通过共享内存进行通信
总结:共享内存是进程间通信方式中效率最高的，原因在于进程是直接在物理内存上进行操作，将物理地址映射到用户进程这，所以只要对其地址进行操作，就是直接对物理地址操作.
在ubuntu 12.04中共享内存限制值如下
1、共享存储区的最小字节数:1
2、共享存储区的最大字节数:32M
3、共享存储区的最大个数:4096
4、每个进程最多能映射的共享存储区的个数:4096获得一个共享存储标识符
#include
#include
int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);
功能：创建一个共享内存
参数:
key：键值，唯一的键值确定唯一的共亭内存
size：创建的共享内存的大小
shmflg：共享内存的访问权限，
一般为IPC_CREAT | 0777
返回值:
成功:共享内存的id 失败:-1
使用shell命令操作共享内存:
查看共享内存
ipcs -m删除共享内存
ipcrm -m shmid3、共享内存的操作
3.1 shmget函数创建或者打开一个共享内存，返回一个共享内存的标识符
#include
#include
#include
#include
#include
int main(int argc, char const *argv[]){
//使用ftok函数获取键值
key_t mykey;
if((mykey=ftok(".",100))==-1)
{
perror( "fail to ftok");
exit(1);
}
//通过shmget函数创建或者打开一个共享内存，返回一个共享内存的标识符
int shmid;
if((shmid = shmget(mykey,500,IPC_CREAT | 0666))==-1){
perror("fail to shmget");
exit(1);
}
printf( "shmid = %d\n", shmid);
system("ipcs -m");
return 0;
}
运行结果：
3.2 共享内存映射(attach)
#include
#include
void *shmat(int shmid,const void *shmaddr， int shmflg);
功能:
映射共享内存
参数
shmid：共享内存的id
shmaddr：映射的地址，设置为NULL为系统自动分配
shmflg：标志位
0：共享内存具有可读可写权限。
SHM_RDONLY：只读。
返回值:
成功：映射的地址 失败：-1 注意:
shmat函数使用的时候第二个和第三个参数一般设为NULL和0，即系统自动指定共享内存地址，并且共享内存可读可写。
3.3 解除共享内存映射(detach)
#include
#include
int shmdt ( const void *shmaddr );
功能:
解除共享内存的映射
参数:
shmaddr：映射的地址，shmat的返回值
返回值:
成功:0 失败:-1 4、共享内存的实现
测试：打开一个共享内存并放入数据（发送端）
#include
#include
#include
#include
#include
#include
int main(int argc, char const *argv[]){
//使用ftok函数获取键值
key_t mykey;
if((mykey=ftok(".",100))==-1)
{
perror( "fail to ftok");
exit(1);
}
//通过shmget函数创建或者打开一个共享内存，返回一个共享内存的标识符
int shmid;
if((shmid = shmget(mykey,500,IPC_CREAT | 0666))==-1){
perror("fail to shmget");
exit(1);
}
printf( "shmid = %d\n", shmid);
system("ipcs -m");
//使用shmat函数映射共享内存的地址
//声明一个指针变量指向共享内存，则操作指针变量text，就相当于操作共享内存
char *text;
if((text = shmat(shmid,NULL,0)) == (void *)-1)
{
perror( "fail to shmat");
exit(1);
}
//通过shmat的返回值对共享内存操作
strcpy(text,"hello world");
//操作完毕后要接触共享内存的映射
if(shmdt(text) == -1)
{
perror("fail to shmdt");
exit(1);
}
system("ipcs -m");
return 0;
} 测试：打开一个共享内存并放入数据（接收端）
#include
#include
#include
#include
#include
#include
int main(int argc, char const *argv[]){
//使用ftok函数获取键值
key_t mykey;
if((mykey=ftok(".",100))==-1)
{
perror( "fail to ftok");
exit(1);
}
//通过shmget函数创建或者打开一个共享内存，返回一个共享内存的标识符
int shmid;
if((shmid = shmget(mykey,500,IPC_CREAT | 0666))==-1){
perror("fail to shmget");
exit(1);
}
printf( "shmid = %d\n", shmid);
system("ipcs -m");
char *text;
if((text = shmat(shmid,NULL,0)) == (void*)-1){
perror( "fail to shmat");exit(1);
}
//获取共享内存中的数据
printf( "text = %s\n", text);
//解除共享内存映射
if(shmdt(text)==-1)
{
perror( "fail to shmdt");
exit(1);
}
system("ipcs -m");
return 0;
} 运行如下：
用结构体指针来实现
写端
#include
#include
#include
#include
#include
#include
typedef struct{
int a;
char b;
}MSG;
int main(int argc, char const *argv[]){
//使用ftok函数获取键值
key_t mykey;
if((mykey=ftok(".",100))==-1)
{
perror( "fail to ftok");
exit(1);
}
//通过shmget函数创建或者打开一个共享内存，返回一个共享内存的标识符
int shmid;
if((shmid = shmget(mykey,500,IPC_CREAT | 0666))==-1){
perror("fail to shmget");
exit(1);
}
printf( "shmid = %d\n", shmid);
system("ipcs -m");
//使用shmat函数映射共享内存的地址
//声明一个指针变量指向共享内存，则操作指针变量text，就相当于操作共享内存
//char *text;
MSG *text;
if((text = shmat(shmid,NULL,0)) == (void *)-1)
{
perror( "fail to shmat");
exit(1);
}
//通过shmat的返回值对共享内存操作
//strcpy(text,"hello world");
text->a=100;
text->b='w';
//操作完毕后要接触共享内存的映射
if(shmdt(text) == -1)
{
perror("fail to shmdt");
exit(1);
}
system("ipcs -m");
return 0;
}
接收端
#include
#include
#include
#include
#include
#include
typedef struct{
int a;
char b;
}MSG;
int main(int argc, char const *argv[]){
//使用ftok函数获取键值
key_t mykey;
if((mykey=ftok(".",100))==-1)
{
perror( "fail to ftok");
exit(1);
}
//通过shmget函数创建或者打开一个共享内存，返回一个共享内存的标识符
int shmid;
if((shmid = shmget(mykey,500,IPC_CREAT | 0666))==-1){
perror("fail to shmget");
exit(1);
}
printf( "shmid = %d\n", shmid);
system("ipcs -m");
//char *text;
MSG *text;
if((text = shmat(shmid,NULL,0)) == (void*)-1){
perror( "fail to shmat");
exit(1);
}
//获取共享内存中的数据
//printf( "text = %s\n", text);
printf("a = %d,b = %c\n", text->a, text->b);
//解除共享内存映射
if(shmdt(text)==-1)
{
perror( "fail to shmdt");
exit(1);
}
system("ipcs -m");
return 0;
} 运行如下：
shmctl函数
#include
#include
int shmct1(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);
功能:
设置或者获取共享内存你的属性
参数:
shmid:共享内存的id
cmd:执行操作的命令
IPC_STAT 获取共享内存的属性
IPC__SET 设置共享内存的属性
IPC_RMID 删除共享内存
shmid_ds:共享内存的属性结构体
返回值:
成功:0 失败: -1 测试：//通过shmctl函数删除共享内存
#include
#include
#include
#include
#include
int main(int argc, char const *argv[]){
//使用ftok函数获取键值
key_t mykey;
if((mykey=ftok(".",100))==-1)
{
perror( "fail to ftok");
exit(1);
}
//通过shmget函数创建或者打开一个共享内存，返回一个共享内存的标识符
int shmid;
if((shmid = shmget(mykey,500,IPC_CREAT | 0666))==-1){
perror("fail to shmget");
exit(1);
}
printf( "shmid = %d\n", shmid);
system("ipcs -m");
return 0;
}
//通过shmctl函数删除共享内存
if(shmctl(shmid,IPC_RMID,NULL) == -1){
perror("fail to shmctl");
exit(1);
}
system( "ipcs -m");
return 0;
} 运行结果：
