概念

共享内存（Shared Memory），指两个或多个进程共享一个给定的存储区。

特点

共享内存是最快的一种 IPC，因为进程是直接对内存进行存取。
因为多个进程可以同时操作，所以需要进行同步。
信号量+共享内存通常结合在一起使用，信号量用来同步对共享内存的访问。

原理

创建

1、创建共享内存
2、进程A连接共享内存，写入数据（这里需要给进程A一个睡眠时间：两个进程同时操作需要同步，进程A写入数据后睡眠一定时间，在这个时间内进程B将数据读取，实现数据交换）
3、进程A断开连接
4、进程B连接共享内存，读取数据
5、进程B断开连接
6、释放公共内存

常用API

头文件

#include <sys/types.h>
#include <sys/shm.h>
//以下几个API都包含以上两个头文件

shmget函数

功能

创建或获取一个共享内存

函数原型

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

参数解读

key	由ftok生成的key标识，标识系统的唯一IPC资源
size	需要申请共享内存的大小。在操作系统中，申请内存的最小单位为页，一页是4k字节，为了避免内存碎片，我们一般申请的内存大小为页的整数倍，即以兆为单位
shmflg	如果要创建新的共享内存，需要使用IPC_CREAT，IPC_EXCL，后面需要加权限标志，权限标志与文件的读取操作一样。如果是已经存在的，可以使用IPC_CREAT或直接传0（只需获取而不用创建，yi）

返回值

成功时返回一个新建或已经存在的的共享内存标识符，取决于shmflg的参数。失败返回-1并设置错误码。

shmat函数

功能

第一次创建完共享内存时，它还不能被任何进程访问，shmat函数的作用就是用来启动对该共享内存的访问，并把共享内存连接到当前进程的地址空间，即将共享内存映射进进程中。

函数原型

void *shmat(int shm_id, const void *shm_addr, int shmflg); 

参数解读

shm_id	由shmget函数返回的共享内存标识
*shm_addr	指定共享内存连接到当前进程中的地址位置，通常为空（为0），表示让系统为我们安排共享内存的地址
shmflg	若指定了SHM RDONLY位，则以只读方式连接此段，否则以读写方式连接此段（输入0即可，表示映射进的共享内存可读可写）

返回值

成功返回共享存段的指针(虚拟地址)，并且内核将使其与该共享存段相关的shmid_ds（第四个函数的第三个参数）结构中的shm_nattch计数器加1 (类似于引用计数,即内存占用计入总内存) ; 出错返回-1。

shmdt函数

功能

当一个进程不需要共享内存的时候，就需要去关联。该函数并不删除所指定的共享内存区，而是将之前用shmat函数连接好的共享内存区脱离目前的进程。

函数原型

int shmdt(const void *shmaddr); 

参数解读

*shmaddr：是shmat函数返回的地址指针，只需将其返回值的函数变量名（代码地址）写入即可

返回值

调用成功时返回0，失败时返回-1。

shmctl函数

功能

控制共享内存

函数原型

int shmctl(int shm_id, int command, struct shmid_ds *buf);  

参数解读

shm_id	shmget函数返回的共享内存标识符
command	command是要采取的操作，它可以取下面的三个值 IPC_STAT 把shmid_ds结构中的数据设置为共享内存的当前关联值，即用共享内存的当前关联值覆盖shmid_ds的值 IPC_SET 如果进程有足够的权限，就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（常用） 删除共享内存段
*buf	buf是一个结构指针，它指向共享内存模式和访问权限的结构（不关心，一般写0）

返回值

成功时返回0，失败返回-1并设置错误码。

代码示例

shmw.c

#include <stdio.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>int main()
{key_t key;int shmid;char *shmaddr = NULL;	key = ftok(".",1);//当前目录建立IPCshmid = shmget(key,1024*4,IPC_CREAT|0666);//以可读可写方式开辟一个4兆大小的共享内存if(shmid == -1){printf("create gxdl failed\n");exit(-1);}shmaddr = shmat(shmid,0,0);//将共享内存映射到进程中printf("connect success!\n");strcpy(shmaddr,"hello word!");sleep(5);//因为写入和读取是同步，所以此时执行完写入代码后需等待读取数据后一起关闭共享内存shmdt(shmaddr);//断开连接共享内存shmctl(shmid,IPC_RMID,0);//删除共享内存printf("over\n");return 0;
}

shmr.c

#include <stdio.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>int main()
{key_t key;int shmid;char *shmaddr = NULL;	key = ftok(".",1);shmid = shmget(key,1024*4,0);//这里只需找到已经开辟的共享内存，所以参数为0即可if(shmid == -1){printf("create gxdl failed\n");exit(-1);}shmaddr = shmat(shmid,0,0);//映射共享内存printf("connect success!\n");printf("content is %s\n",shmaddr);//将共享内存数据打印出来shmdt(shmaddr);//断开共享内存printf("over\n");return 0;
}

shmw.c程序运行，写入端往共享内存写入数据，并让其等待5s，这5s内shmr.c程序运行，读取端读取共享内存数据并将内容打印出来，5s后两者同时关闭共享内存输出over。

fork函数的补充

功能

系统IPC键值的格式转换函数,系统建立IPC通讯 （消息队列、信号量和共享内存） 时必须指定一个ID值。通常情况下，该id值通过ftok函数得到。

函数原型

key_t ftok( const char * fname, int id );

参数解读

fname	就是你指定的文件名（已经存在的文件名），一般使用当前目录
id	子序号。虽然是int类型，但是只使用8bits(1-255）

例如

key_t key;
key = ftok(".", 1); //当前文件只需加.