进程间通信：共享内存

系统V的IPC通信机制包括了消息队列、共享内存和信号量。每一种IPC结构结构都有一个非负整数标志，当创建一个IPC结构时，调用进程都必须提供一个类型为key_t的键（key）。操作系统把这个键转换为一个IPC的唯一标识符。

可以使用以下方式来指定一个键，调用函数如下：

#include <sys/types.h> #include <sys/ipc.h> key_t ftok(const char* path, int projectid);

创建好以后就可以使用这个键去创建一个新的IPC结构了。服务器只需要调用合适的get函数去创建就好了。这里我们主要谈论共享内存。

一. 共享内存

顾名思义，通过共享一块内存空间，其他进程不需要进行读取操作就可以看到一份公共资源，从而进行相互交换信息,但是共享内存之中不提供同步与互斥机制，这就需要我们用户自己去设计，简单的就是执行PV操作了。

要使用一个共享内存段，进程就必须获得该共享内存段的标志符，这里可以使用shmget函数，源码如下：

#include <sys/types.h> #include <sys/ipc.h> #include <sys/shm.h> int shmget(key_t key, int size, int shmflg);

参数size指定了共享内存段的大小，建议制定为页的整数倍，参数key制定了该共享内存段使用的key，可以使用ftok得到，参数shmflg可以设置为IPC_CREAT和IPC_EXCL，两个同时设置代表 如果共享内存段不存在则创建，如果存在则返回一个标识符，只使用IPC_CREAT时代表共享内存段存在则打开，不存在则返回-1，同时将失败原因保存在errno中。

创建了一个共享内存段后就要对他进行一系列的操作，比如，删除。这里就要使用shmctl函数：

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

参数shmid包括了共享内存段的标识符，参数buf指向一个类型为struct_ds的结构体，定义了内存段的性质：

struct shmid_ds { struct ipc_perm shm_perm; /* operation perms */ int shm_segsz; /* size of segment (bytes) */ __kernel_time_t shm_atime; /* last attach time */ __kernel_time_t shm_dtime; /* last detach time */ __kernel_time_t shm_ctime; /* last change time */ __kernel_ipc_pid_t shm_cpid; /* pid of creator */ __kernel_ipc_pid_t shm_lpid; /* pid of last operator */ unsigned short shm_nattch; /* no. of current attaches */ unsigned short shm_unused; /* compatibility */ void *shm_unused2; /* ditto - used by DIPC */ void *shm_unused3; /* unused */ };

参数cmd可以设置为IPC_RMID，表示从系统中删除shmid指定共享内存段的标识符，并删除相应的数据结构。

如果一个进程要使用一个共享内存段，他必须连接该内存段，也就是说必须将内存段映射到进程的地址空间。可以使用shmat函数：

#include <sys/types.h> #include <sys/ipc.h> #include <shm.h> void *shmat(int shmid, void* shmaddr, int shmflg);

参数shmid指定了要连接的共享内存段的标识符；

参数shmaddr指定了共享内存的地址，一般设置为0，表示由系统选择，因为系统是最了解地址的；

参数shmflg包括了常量SHM_RDONLY，那么内存段就是只读的，否则就是读写的，如果成功连接，返回开始地址，否则返回（void*）-1，同时将失败原因保存在errno中。

在使用完共享内存段以后，进程可以使用shmdt来断开连接；

#include <sys/types.h> #include <sys/ipc.h> #include <shm.h> void *shmdt(void* shmaddr);

参数是shmat的返回值。

二.共享内存代码

//头文件comm.h #ifndef _COMM_H_ #define _COMM_H_ #include <stdio.h> #include <sys/ipc.h> #include <sys/shm.h> #define PATHNAME "." #define PROJ_ID 0x6666 int creatShm(int size); //共享内存的创建 int destroyShm(int shmid);//共享内存的销毁 int getShm(int size); //共享内存获取 #endif //_COMM_H_H //comm.c #include "comm.h" static int commShm(int size,int flags) { key_t key = ftok(PATHNAME, PROJ_ID); //key值获取 if(key<0){ perror("ftok"); return -1; } int shmid = shmget(key, size, flags); //创建共享内存 if(shmid<0){ perror("shmget"); return -2; } return shmid; } int creatShm(int size) { return commShm(size, IPC_CREAT|IPC_EXCL|0666); } int destroyShm(int shmid) { if(shmctl(shmid, IPC_RMID, 0)<0){ //共享内存销毁 perror("shmctl"); return -2; } return 0; } int getShm(int size) { return commShm(size,IPC_CREAT); } ///server.c #include "comm.h" int main() { int shmid = creatShm(4096); //创建 sleep(4); char * addr = (char*)shmat(shmid, NULL, 0); //连接内存段 sleep(3); while(1){ printf("%s\n", addr); sleep(1); } shmdt(addr); //断开连接 destroyShm(shmid); //销毁共享内存 return 0; } #include "comm.h" int main() { int shmid = getShm(4096); //打开共享内存 sleep(4); char * addr = (char*)shmat(shmid, NULL, 0); //连接 sleep(3); int i = 0; while(1){ //在内存中写入数据 addr[i] = 'A' + i; i++; addr[i] = 0; sleep(1); } shmdt(addr); //断开连接 return 0; }