System V IPC(3)-共享内存

一.概述                                                   

1.共享内存允许多个进程共享物理内存的同一块内存区。

2.与管道和消息队列不同，共享内存在用户内存空间，不需要内核介入。降低了内核和用户缓冲区的数据复制开销。所以这种IPC速度比较快。

3.多个进程共享内存时需要其他同步机制来控制临界区，如上一篇的信号量

二.函数接口                                            

1.创建或打开共享内存

1 #include <sys/shm.h>
2 
3 int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);

key和shmflg同消息队列和信号量一样，这里不再叙述。

size：需要分配内存的大小

2.使用共享内存

1 #include <sys/shm.h>
2 
3 void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg);

shmid：shmget()返回的值

shmaddr：把刚刚创建的内存指向该指针。如果是NULL，内核会自动选择。

shmflg：如果shmaddr不为NULL，shmflg控制shmaddr如果指向内存。如内存只读，计算内存地址倍数等，可以查看man手册。

3.分离共享内存

1 #include <sys/shm.h>
2 
3 
4 int shmdt(const void *shmaddr);

shmaddr是该进程指向共享内存的指针。把该共享内存从该进程分离，即该共享内存和该进程没有联系了。分离后，共存内存依然存在。

4.控制共享内存

1 #include <sys/shm.h>
2 
3 int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);

cmd和消息队列一样，IPC_RMID是删除共享内存。

三.简单例子                                            

我们写2个小程序，第一个创建和拷贝数据到共享内存，第二个读取共享内存数据并删除共享内存。

1.创建和拷贝

 1 /**
 2  * @file shm1.c
 3  */
 4 
 5 #include <stdio.h>
 6 #include <stdlib.h>
 7 #include <string.h>
 8 #include <sys/shm.h>
 9 
10 #define SHARE_MEM_BUF_SIZE 1024
11 
12 void err_exit(const char *err_msg)
13 {
14     printf("error:%s\n", err_msg);
15     exit(1);
16 }
17 
18 int main(void)
19 {
20     int shm_id;
21     void *share_mem;
22     char *text = "123456";
23 
24     shm_id = shmget(IPC_PRIVATE, SHARE_MEM_BUF_SIZE, 0666 | IPC_CREAT);
25     if (shm_id == -1)
26         err_exit("shmget()");
27 
28     printf("shm_id:%d\n", shm_id);
29 
30     /* 把创建的共享内存指向该程序的一个指针 */
31     share_mem = shmat(shm_id, NULL, 0);
32     if (share_mem == (void *)-1)
33         err_exit("shmat()");
34 
35     /* 拷贝数据到共享内存 */
36     memcpy((char *)share_mem, text, strlen(text));
37 
38     /* 分离共享内存 */
39     if (shmdt(share_mem) == -1)
40         err_exit("shmdt()");
41 
42     return 0;
43 }

2.读取并删除

 1 /**
 2  * @file shm2.c
 3  */
 4 
 5 #include <stdio.h>
 6 #include <stdlib.h>
 7 #include <string.h>
 8 #include <sys/shm.h>
 9 
10 #define SHARE_MEM_BUF_SIZE 1024
11 
12 void err_exit(const char *err_msg)
13 {
14     printf("error:%s\n", err_msg);
15     exit(1);
16 }
17 
18 int main(int argc, const char *argv[])
19 {
20     if (argc < 2)
21     {
22         printf("usage:%s shm_id\n", argv[0]);
23         exit(1);
24     }
25 
26     void *share_mem;
27     int shm_id = atoi(argv[1]);
28 
29     /* 把创建的共享内存指向该程序的一个指针 */
30     share_mem = shmat(shm_id, NULL, 0);
31     if (share_mem == (void *)-1)
32         err_exit("shmat()");
33 
34     /* 读取数据 */
35     printf("read data:%s\n", (char *)share_mem);
36 
37     /* 分离共享内存 */
38     if (shmdt(share_mem) == -1)
39         err_exit("shmdt()");
40 
41     /* 删除共享内存 */
42     if (shmctl(shm_id, IPC_RMID, 0) == -1)
43         err_exit("shmctl()");
44 
45     return 0;
46 }

四.实验                                                   

1.shm1.c用IPC_PRIVATE方式让内核自动创建一个key，并分配1024字节内存。第36行把"123456"拷贝到共享内存。

2.shm2.c从命令行来指定要使用的共享内存，第35行读取数据，第42行删除数据。

3.运行shm1后，可以得到共享内存的shmid，可以用ipcs -m | grep 'xxx'查看：

可以看到我们分配的1024字节内存。

4.运行shm2接收shmid=50954258的数据并删除共享内存，再用ipcs -m | grep 'xxx'查看：

可以看到读取了"123456"数据，用ipcs查看时，已被删除。