一. 簡介

剛剛我們了解了我們的IPC對象，我們知道我們的System V進程間的通信，在系統(tǒng)建立IPC通信的時候，必須指定一個ID值。而該ID的值，我們就可以通過ftok()函數(shù)來間接的得到。共享內(nèi)存就是我們的進程間的一種通信方式。

顧名思義，共享內(nèi)存就是就是允許兩個不相關(guān)的進程訪問同一個物理內(nèi)存?？梢岳斫鉃槎鄠€進程共享同一塊物理內(nèi)存。共享內(nèi)存是進程間共享數(shù)據(jù)的一種最快的方法，進程可以將相同的物理內(nèi)存，映射到不同的虛擬地址空間中。所有的進程都可以訪問共享內(nèi)存中的數(shù)據(jù)。可以理解為C語言的malloc分配了一個空間，定義兩個指針變量保存了堆區(qū)的空間一樣。如果一個進行向共享內(nèi)存中寫入了數(shù)據(jù)，那么它的舉動會影響到可以訪問同一段內(nèi)存的其他進程。如下圖所示。

二. 共享內(nèi)存的實現(xiàn)步驟

我們的共享內(nèi)存的操作步驟分為以下四步:

1)創(chuàng)建共享內(nèi)存 ，既然叫做共享內(nèi)存，顧名思義，肯定是share memory 的縮寫。函數(shù)如下。

#include

#include

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

功能:申請一塊指定大小共享內(nèi)存

參數(shù):

@ key IPC_PRIVATE : 用于親緣間進程的通信

ftok()函數(shù)獲得: 用于非親緣關(guān)系的進程

@size 申請共享內(nèi)存的大小

(注：所有的內(nèi)存分配時以也4K的倍數(shù)為大小進行分配的。即如果一個進程申 請了1塊只有1byte的內(nèi)存，操作系統(tǒng)也會給該內(nèi)存分配4096bytes。但是真正能夠使用的只有1byte。 )

@shmflg 權(quán)限標(biāo)志 (常用如下)。

IPC_CREAT | 0666 如果共享內(nèi)存不存在，則創(chuàng)建一個共享內(nèi)存，否則直接打開已存在的，返回其ID。

IPC_CREAT | IPC_EXCL |0666 只有在共享內(nèi)存不存在的時候，新的共享內(nèi)存才建立，否則若是存在，shmges調(diào)用失敗，并設(shè)置EEXITST錯誤碼。

返回值:

成功返回共享內(nèi)存的id號，失敗返回-1

查看IPC對象

ipcs –m 顯示共享內(nèi)存段的信息

ipcs -q 顯示消息隊列段的信息

ipcs -s 顯示信號燈集段的信息。

刪除IPC對象

ipcrm -m/-q/-s ID

理解方法：可以想象成我們使用open函數(shù)打開一個文件的時候，若是使用O_CREAT | O_EXECL,0666，若是文件存在，則顯示打開失敗。

練習(xí)：

自己利用ftok()函數(shù)創(chuàng)建一個key值，然后利用shmget()創(chuàng)建共享內(nèi)存。

如果共享內(nèi)存存在則報錯，不存在則創(chuàng)建。自己利用ipcs命令查看共享內(nèi)存信息。

2)映射共享內(nèi)存，把共享內(nèi)存和進程的地址空間聯(lián)系起來。(share memeor attach)

手冊閱讀：

翻譯：

shmat() 函數(shù)映射一個共享內(nèi)存段，把它和由當(dāng)前進程調(diào)用的由shmid參數(shù)指定的地址空間聯(lián)系起來。

這個指定的地址空間，由shmaddr下列選擇指定：

如果 shmaddr 是NULL，操作系統(tǒng)選擇一個合適的(未使用的)共享內(nèi)存段。

如果SHM_RDONLY 被shmflag標(biāo)志指定，這個被映射的進程的地址空間必須擁有讀權(quán)限。另一方面，段連接的地址空間若是想要讀寫的話，必須要有讀和寫的權(quán)限。沒有一個只寫概念的共享內(nèi)存段。

Shamt()函數(shù)成功返回共享內(nèi)存映射的地址空間，失敗返回(void *)-1并設(shè)置error

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

功能:把shmid創(chuàng)建共享內(nèi)存塊附加到進程的私有地址。[進程的虛擬地址空間]

參數(shù):

@ shmid 共享內(nèi)存段的標(biāo)識 [由shmget()函數(shù)得到]

@ shmaddr[將共享內(nèi)存映射到指定的地址空間]

NULL 讓系統(tǒng)自動完成映射

@ shmflg[映射的標(biāo)志] 0 映射可以讀寫;

SHM_RDONLY 映射后只能讀

返回值：成功返回映射后的進程的地址空間

失敗返回(void *)-1,并且置errno

注意：進程結(jié)束之后，共享內(nèi)存的映射自動撤銷。

3)撤銷共享內(nèi)存。

int shmdt (const void * shmaddr);

功能：撤銷共享內(nèi)存到進程地址空間的映射

參數(shù)：

@smaddr 共享內(nèi)存映射到進程指定的地址空間

返回值:

成功返回 0

失敗返回 -1， 并且置errno

注:給shmdt傳遞的地址必須是shmat()函數(shù)獲得的。

4)刪除共享內(nèi)存。[shmat control]

int shmctl(int shmid, int cmd,struct shmid_ds *buf);

功能：對共享內(nèi)存進行控制

參數(shù)：

@shmid 共享內(nèi)存段的標(biāo)識 [由shmget()函數(shù)得到]

@cmd 共享內(nèi)存的控制命令

IPC_RMID 刪除共享內(nèi)存。

@buf shmid 的一些信息。

NULL 表示不需要使用它。

返回值：

成功返回0，失敗返回-1

//結(jié)構(gòu)體簡介 [了解即可]

struct shmid_ds

{

struct ipc_perm shm_perm;/* 操作權(quán)限*/

int shm_segsz; /*段的大小(以字節(jié)為單位)*/

time_t shm_atime; /*最后一個進程附加到該段的時間*/

time_t shm_dtime; /*最后一個進程離開該段的時間*/

time_t shm_ctime; /*最后一個進程修改該段的時間*/

unsigned short shm_cpid; /*創(chuàng)建該段進程的pid*/

unsigned short shm_lpid; /*在該段上操作的最后1個進程的pid*/

short shm_nattch; /*當(dāng)前附加到該段的進程的個數(shù)*/

/*下面是私有的*/

unsigned short shm_npages; /*段的大小(以頁為單位)*/

unsigned long *shm_pages; /*指向frames->SHMMAX的指針數(shù)組*/

struct vm_area_struct *attaches; /*對共享段的描述*/

};

IPC_RMID 破化共享內(nèi)存段。

代碼演示：





運行結(jié)果：

練習(xí):利用共享內(nèi)存實現(xiàn)兩個進程間的shm_read.C和shm_write.C之間的通信。

[注意：兩個進程只要打開的是同一個文件路徑，則獲得相同的共享內(nèi)存。]

思路:

shm_read.c

…

//接收寫進程的信號

Signal(SIGUSR1，signal_handler)

{

}

//創(chuàng)建共享內(nèi)存

Shget

//內(nèi)存映射

Shmat

通過getpid()得到自己的pid號寫到共享內(nèi)存中，讓write進程獲取。

*(int *)paddr = getpid();

//循環(huán)把數(shù)據(jù)寫到共享內(nèi)存中去

While(1)

{

Pause();//修改等待寫進程書寫完畢，接收信號。

…

Read();

}

//撤銷進程

//刪除共享內(nèi)存

shm_write.c

//創(chuàng)建共享內(nèi)存

Shget

//內(nèi)存映射

Shmat

//獲得read進程的pid號，以便于向read進程發(fā)送信號

Pid = *(int *)paddr;

While(1)

{

putchar(‘>’);

fgets();

//書寫完畢發(fā)送信號。

kill(pid,SIGUSR1);

}

//解除映射

//刪除共享內(nèi)存

注意：由于write進程要獲得read進程的pid號，故要求read進程先運行，write進程后運行。