共享内存不同于内存映射区，它不属于任何进程，并且不受进程生命周期的影响。通过调用Linux提供的系统函数就可得到这块共享内存。使用之前需要让进程和共享内存进行关联，得到共享内存的起始地址之后就可以直接进行读写操作了，进程也可以和这块共享内存解除关联, 解除关联之后就不能操作这块共享内存了。在所有进程间通信的方式中共享内存的效率是最高的。
共享内存操作默认不阻塞，如果多个进程同时读写共享内存，可能出现数据混乱，共享内存需要借助其他机制来保证进程间的数据同步，比如：信号量，共享内存内部没有提供这种机制。
1、创建/打开共享内存
1.1 shmget
在使用共享内存之前必须要先做一些准备工作，如果共享内存不存在就需要先创建出来，如果已经存在了就需要先打开这块共享内存。不管是创建还是打开共享内存使用的函数是同一个，函数原型如下:
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);
shmget(100, 4096, IPC_CREAT|0664);
// 如果共享内存已经存在, 共享内存创建失败, 返回-1, 可以perror() 打印错误信息
shmget(100, 4096, IPC_CREAT|0664|IPC_EXCL);
场景3：打开一块已经存在的共享内存
// 函数参数虽然指定了大小和IPC_CREAT, 但是都不起作用, 因为共享内存已经存在, 只能打开, 参数4096也没有意义
shmget(100, 4096, IPC_CREAT|0664);
shmget(100, 0, 0);
场景4：打开一块共享内存, 如果不存在就创建
shmget(100, 4096, IPC_CREAT|0664);
1.2 ftok
shmget() 函数的第一个参数是一个大于0的正整数，如果不想自己指定可以通过 ftok()函数直接生成这个key值。该函数的函数原型如下：
// ftok函数原型
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
// 将两个参数作为种子, 生成一个 key_t 类型的数值
key_t ftok(const char *pathname, int proj_id);
-
参数:
使用举例：
// 根据路径生成一个key_t
key_t key = ftok("/home/robin", 'a');
// 创建或打开共享内存
shmget(key, 4096, IPC_CREATE|0664);
2、关联和接触关联
2.1 shmat
创建/打开共享内存之后还必须和共享内存进行关联，这样才能得到共享内存的起始地址，通过得到的内存地址进行数据的读写操作，关联函数的原型如下：
void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg);
2.2 shmdt
当进程不需要再操作共享内存，可以让进程和共享内存解除关联，另外如果没有执行该操作，进程退出之后，结束的进程和共享内存的关联也就自动解除了。
int shmdt(const void *shmaddr);
3、删除共享内存
3.1 shmctl
shmctl() 函数是一个多功能函数，可以设置、获取共享内存的状态也可以将共享内存标记为删除状态。当共享内存被标记为删除状态之后，并不会马上被删除，直到所有的进程全部和共享内存解除关联，共享内存才会被删除。因为通过shmctl()函数只是能够标记删除共享内存，所以在程序中多次调用该操作是没有关系的。
// 共享内存控制函数
int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);
// 参数 struct shmid_ds 结构体原型
struct shmid_ds {
struct ipc_perm shm_perm; /* Ownership and permissions */
size_t shm_segsz; /* Size of segment (bytes) */
time_t shm_atime; /* Last attach time */
time_t shm_dtime; /* Last detach time */
time_t shm_ctime; /* Last change time */
pid_t shm_cpid; /* PID of creator */
pid_t shm_lpid; /* PID of last shmat(2)/shmdt(2) */
// 引用计数, 多少个进程和共享内存进行了关联
shmatt_t shm_nattch; /* 记录了有多少个进程和当前共享内存进行了管联 */
...
};
3.2 相关shell命令
$ ipcs -m
------------ 共享内存段 --------------
键 shmid 拥有者 权限 字节 nattch 状态
0x00000000 425984 oracle 600 524288 2 目标
0x00000000 327681 oracle 600 524288 2 目标
0x00000000 458754 oracle 600 524288 2 目标
# key == shmget的第一个参数
$ ipcrm -M shmkey
# id == shmget的返回值
$ ipcrm -m shmid
3.3 共享内存状态
// 参数 struct shmid_ds 结构体原型
struct shmid_ds {
struct ipc_perm shm_perm; /* Ownership and permissions */
size_t shm_segsz; /* Size of segment (bytes) */
time_t shm_atime; /* Last attach time */
time_t shm_dtime; /* Last detach time */
time_t shm_ctime; /* Last change time */
pid_t shm_cpid; /* PID of creator */
pid_t shm_lpid; /* PID of last shmat(2)/shmdt(2) */
// 引用计数, 多少个进程和共享内存进行了关联
shmatt_t shm_nattch; /* 记录了有多少个进程和当前共享内存进行了管联 */
...
};
通过shmctl()我们可以得知，共享内存的信息是存储到一个叫做struct shmid_ds的结构体中，其中有一个非常重要的成员叫做shm_nattch，在这个成员变量里边记录着当前共享内存关联的进程的个数，一般将其称之为引用计数。当共享内存被标记为删除状态，并且这个引用计数变为0之后共享内存才会被真正的被删除掉。
当共享内存被标记为删除状态之后，共享内存的状态也会发生变化，共享内存内部维护的key从一个正整数变为0，其属性从公共的变为私有的。这里的私有是指只有已经关联成功的进程才允许继续访问共享内存，不再允许新的进程和这块共享内存进行关联了。下图演示了共享内存的状态变化：
4、进程间通信
1. 调用linux的系统API创建一块共享内存
- 这块内存不属于任何进程, 默认进程不能对其进行操作
2. 准备好进程A, 和进程B, 这两个进程需要和创建的共享内存进行关联
- 关联操作: 调用linux的 api
- 关联成功之后, 得到了这块共享内存的起始地址
3. 在进程A或者进程B中对共享内存进行读写操作
- 读内存: printf() 等;
- 写内存: memcpy() 等;
4. 通信完成, 可以让进程A和B和共享内存解除关联
- 解除成功, 进程A和B不能再操作共享内存了
- 共享内存不受进程生命周期的影响的
5. 共享内存不在使用之后, 将其删除
- 调用linux的api函数, 删除之后这块内存被内核回收了
写共享内存的进程代码:
#include <stdio.h>
#include <sys/shm.h>
#include <string.h>
int main()
{
// 1. 创建共享内存, 大小为4k
int shmid = shmget(1000, 4096, IPC_CREAT|0664);
if(shmid == -1)
{
perror("shmget error");
return -1;
}
// 2. 当前进程和共享内存关联
void* ptr = shmat(shmid, NULL, 0);
if(ptr == (void *) -1)
{
perror("shmat error");
return -1;
}
// 3. 写共享内存
const char* p = "hello, world, 共享内存真香...";
memcpy(ptr, p, strlen(p)+1);
// 阻塞程序
printf("按任意键继续, 删除共享内存n");
getchar();
shmdt(ptr);
// 删除共享内存
shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL);
printf("共享内存已经被删除...n");
return 0;
}
读共享内存的进程代码:
#include <stdio.h>
#include <sys/shm.h>
#include <string.h>
int main()
{
// 1. 创建共享内存, 大小为4k，其实这里是关联！！！
int shmid = shmget(1000, 0, 0);
if(shmid == -1)
{
perror("shmget error");
return -1;
}
// 2. 当前进程和共享内存关联
void* ptr = shmat(shmid, NULL, 0);
if(ptr == (void *) -1)
{
perror("shmat error");
return -1;
}
// 3. 读共享内存
printf("共享内存数据: %sn", (char*)ptr);
// 阻塞程序
printf("按任意键继续, 删除共享内存n");
getchar();
shmdt(ptr);
// 删除共享内存
shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL);
printf("共享内存已经被删除...n");
return 0;
}
两个进程之间就是依靠key，实现同一片共享内存的关联,这里key = 1000
5、shm和mmap的区别
共享内存和内存映射区都可以实现进程间通信，下面来分析一下二者的区别：
-
效率:
原文地址:https://blog.csdn.net/qq_40896190/article/details/134784842
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