Linux进程间通信--shmget()共享内存（一）

以你之姓@ 2022-08-07 16:49 241阅读 0赞

大多数共享内存的具体实现，都是把由不同进程之间共享的内存映射为同一段物理内存。 多个进程都把该物理内存区域映射到自己的虚拟地址空间，这些进程就都可以直接访问该共享内存区域，从而可以通过该区域进行通信。

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共享内存允许两个不相关的进程访问同一段物理内存， 由于数据不需要在不同的进程间复制，所以它是在两个正在运行的进程之间传递数据的一种非常有效的方式，一个进程向共享内存区域写入数据，共享该区域的所有进程就可以立刻看到其中的数据内容。

注意：  
1.如上图所示，共享虚拟内存的页面，出现在每一个共享该页面的进程的页表中。但是它不需要在所有进程的虚拟内存中都有相同的虚拟地址。  
2.共享内存的同步控制必须由程序员来负责。用共享内存来提供对大块内存区域的有效访问，同时通过传递小道消息来同步对该内存的访问。

### 5.2 共享内存函数 ###

函数原型：

#include <sys/types.h> 
    #include <sys/ipc.h> 
    #include <sys/shm.h> 
    int   shmget(key_t key, int size, int flag); 
    void* shmat(int shmid,  const void *addr, int flag); 
    int   shmdt(char *shmaddr);
    int   shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);

函数描述：

shmget函数：用于开辟或指向一块共享内存，返回获得共享内存区域的ID，如果不存在指定的共享区域就创建相应的区域。   
               keyt key： 共享内存的标识符。如果是父子关系的进程间通信的话，这个标识符用IPC_PRIVATE来代替。
                          如果两个进程没有任何关系，所以就用ftok()算出来一个标识符（或者自己定义一个）使用了。
               int size： 以字节为单位指定需要共享的内存容量。  
               int flag： 包含9个比特的权限标志，它是这块内存的模式(mode)以及权限标识。  
                          模式可取如下值：        
                            IPC_CREAT 新建（如果已创建则返回目前共享内存的id）  
                            IPC_EXCL   与 IPC_CREAT结合使用，如果已创建则返回错误  
                          将“模式” 和“权限标识”进行或运算，做为第三个参数。如：IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0640 
                          其中0640为权限标识,4/2/1 分别表示读/写/执行3种权限，第一个0是UID,第一个6（4+2）表示拥
                          有者的权限，第二个4表示同组权限，第3个0表示他人的权限。
              函数调用成功时返回共享内存的ID，失败时返回-1。
              注：创建共享内存时，shmflg参数至少需要 IPC_CREAT | 权限标识，如果只有IPC_CREAT 则申请的地址都是
                 k=0xffffffff，不能使用；
    
    shmat函数：用来允许本进程访问一块共享内存的函数。
              第一次创建共享内存时，它不能任何进程访问，要想启用对该共享内存的访问，必须将其连接到一个进程的地址空间中。
              shmat函数就是用来完成此工作的。
              int   shmid  ： 共享内存的ID，即共享内存的标识。     
              char *shmaddr： 共享内存连接到进程中的起始地址，如果shmaddr为NULL，内核会把共享内存映射到系统选定的地
                              址空间中；如果shmaddr不为NULL，内核会把共享内存映射到shmaddr指定的位置。
                              注：一般情况下我们很少需要控制共享内存连接的地址，通常都是让系统来选择一个地址，否则就会使应
                                 用程序对硬件的依赖性过高。所以一般把shmaddr设为NULL。
              int shmflag ：  本进程对该内存的操作模式，可以由两个取值：SHM_RND和SHM_RDONLY。SHM_RND为读写模式，
                              SHM_RDONLY是只读模式。需要注意的是，共享内存的读写权限由它的属主、它的访问权限和当
                              前进程的属主共同决定。如果当shmflg & SM_RDONLY为true时，即使该共享内存的访问权限允许写操
                              作，它也不能被写入。该参数通常会被设为0。
             函数调用成功时，返回共享内存的起始地址，失败时返回-1。
    
    shmdt函数：用于函数删除本进程对这块内存的使用。
              shmdt()与shmat()相反，是用来禁止本进程访问一块共享内存的函数。 
              char *shmaddr  是那块共享内存的起始地址。
              函数调用成功时返回0，失败时返回-1。
    
    shmctl函数： 控制对这块共享内存的使用。
                int shmid： 共享内存的ID，即共享内存标识。
                int cmd  ： 控制命令，表示要采取的动作，可取值如下：
                    IPC_STAT  得到共享内存的状态：把shmid_ds结构中的数据设置为共享内存的当前关联值
                    IPC_SET   改变共享内存的状态：把共享内存的当前关联值设置为shmid_ds结构中给出的值
                    IPC_RMID  删除共享内存段
                  shmid_ds结构至少包含以下成员：
                      struct shmid_ds {
                           uid_t shm_perm.uid;
                           uid_t shm_perm.gid;
                           uid_t shm_perm.mode;
                      }
                struct shmid_ds *buf： 一个结构体指针。IPC_STAT的时候，取得的状态放在这个结构体中。
                                      如果要改变共享内存的状态，用这个结构体指定。
             函数调用成功时返回0，失败时返回-1。

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