Linux 共享内存

Linux 共享内存

  • 1. shmget函数
  • 2. shmat函数
  • 3. shmdt函数
  • 4. shmctl函数
  • 5. 注意:

多线程共享进程的地址空间,如果多个线程需要访问同一块内存,用全局变量就可以了。

在多进程中,每个进程的地址空间是独立的,不共享的,如果多个进程需要访问同一块内存,不能用全局变量,只能用共享内存。

共享内存(Shared Memory)允许多个进程(不要求进程之间有血缘关系)访问同一块内存空间,是多个进程之间共享和传递数据最高效的方式。进程可以将共享内存连接到它们自己的地址空间中,如果某个进程修改了共享内存中的数据,其它的进程读到的数据也会改变

共享内存没有提供锁机制,也就是说,在某一个进程对共享内存进行读/写的时候,不会阻止其它进程对它的读/写。如果要对共享内存的 读/写 加锁,可以使用信号量。

Linux中提供了一组函数用于操作共享内存。

1. shmget函数

该函数用于创建/获取共享内存。

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

1.key 共享内存的键值,是一个整数(typedef unsigned int key_t),一般采用十六进制,例如0x5005,不同共享内存的key不能相同。
2.size 共享内存的大小,以字节为单位。
3.shmflg 共享内存的访问权限,与文件的权限一样,例如 0666|IPC_CREAT,0666表示全部用户对它可读写,IPC_CREAT表示如果共享内存不存在,就创建它。
4.返回值:成功返回共享内存的id(一个非负的整数),失败返回-1(系统内存不足、没有权限)

ipcs -m可以查看系统的共享内存,包括:键值(key),共享内存id(shmid),拥有者(owner),权限(perms),大小(bytes)。

以下例程来自b站公开课——c++中高级工程师(码农联盟):

#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <cstdlib>
#include <cstring>
#include <unistd.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
using  namespace std;struct stgirl     // 超女结构体。
{int  no;        // 编号。char name[51];  // 姓名,注意,不能用string。
};int main(int argc,char *argv[])
{//if (argc!=3) { cout << "Using:./demo no name\n"; return -1; }// 第1步:创建/获取共享内存,键值key为0x5005,也可以用其它的值。int shmid=shmget(0x5005, sizeof(stgirl), 0640|IPC_CREAT);if ( shmid ==-1 ){cout << "shmget(0x5005) failed.\n"; return -1;}cout << "shmid=" << shmid << endl;}

执行 demo 程序,用 ipcs -m查看共享内存信息
在这里插入图片描述ipcrm -m+共享内存id,可以手工删除共享内存,如下:
在这里插入图片描述

2. shmat函数

创建了共享内存后,需要使用共享内存,那就需要用到shmat函数了

该函数用于把共享内存连接到当前进程的地址空间。

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

1.shmid 由shmget()函数返回的共享内存标识。
2.shmaddr 指定共享内存连接到当前进程中的地址位置,通常填0,表示让系统来选择共享内存的地址。
3.shmflg 标志位,通常填0。
调用成功时返回共享内存起始地址,失败返回(void*)-1。

3. shmdt函数

如果不再使用共享内存,使用shmdt函数,将共享内存从当前进程中分离。

该函数用于将共享内存从当前进程中分离,相当于shmat()函数的反操作

int shmdt(const void *shmaddr);

shmaddr shmat()函数返回的地址。
调用成功时返回0,失败时返回-1。

#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <cstdlib>
#include <cstring>
#include <unistd.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
using  namespace std;struct stgirl     // 超女结构体。
{int  no;        // 编号。char name[51];  // 姓名,注意,不能用string。
};int main(int argc,char *argv[])
{//if (argc!=3) { cout << "Using:./demo no name\n"; return -1; }// 第1步:创建/获取共享内存,键值key为0x5005,也可以用其它的值。int shmid=shmget(0x5005, sizeof(stgirl), 0640|IPC_CREAT);if ( shmid ==-1 ){cout << "shmget(0x5005) failed.\n"; return -1;}cout << "shmid=" << shmid << endl;// 第2步:把共享内存连接到当前进程的地址空间。stgirl *ptr=(stgirl *)shmat(shmid,0,0); // 用stgirl结构体指针指向共享内存的起始地址if ( ptr==(void *)-1 ){cout << "shmat() failed\n"; return -1;}// 第3步:使用共享内存,对共享内存进行读/写。cout << "原值:no=" << ptr->no << ",name=" << ptr->name << endl;  // 显示共享内存中的原值。ptr -> no=atoi(argv[1]);        // 对超女结构体的no成员赋值。strcpy(ptr->name,argv[2]);    // 对超女结构体的name成员赋值。//ptr -> name=argv[2];cout << "新值:no=" << ptr->no << ",name=" << ptr->name << endl;  // 显示共享内存中的当前值。// 第4步:把共享内存从当前进程中分离。shmdt(ptr);}

在这里插入图片描述
刚开始共享内存中是空的,调用的时候写入 (12 小美)

4. shmctl函数

该函数用于操作共享内存,最常用的操作是删除共享内存。

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

1.shmid shmget()函数返回的共享内存id。
2.command 操作共享内存的指令,如果要删除共享内存,填IPC_RMID。
3.buf 操作共享内存的数据结构的地址,如果要删除共享内存,填0。
调用成功时返回0,失败时返回-1。

注意,用root创建的共享内存,不管创建的权限是什么,普通用户无法删除。

5. 注意:

共享内存的数据结构可以用结构体,或者数组,但是只能用C++内置的数据类型不能使用STL容器,因为STL容器会动态的在堆区分配内存,而在堆区分配的内存不属于共享内存

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