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5.共享内存

1.概念

共享内存（Shared Memory）就是允许多个进程访问同一个内存空间，是在多个进程之间共享和传递数据最 高效的方式。操作系统将不同进程之间共享内存安排为同一段物理内存，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将会改变。

• 共享内存指令
  • ipcs -m-------查看
  • ipcrm -m shmid------删除

2.相关函数

1.int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);
//用来获取或创建共享内存
/*
*@param：
*		key：IPC_PRIVATE 或 ftok的返回值
*		size：共享内存区大小
*		shmflg：同open函数的权限位，也可以用8进制表示法
*@return：成功：共享内存段标识符‐‐‐ID‐‐‐文件描述符,出错：‐1
*/2.int shmctl(int shm_id, int command, struct shmid_ds *buf);
//删除共享内存对象
/*
*@return：
*		shmid：要操作的共享内存标识符
*		cmd ：
*			IPC_STAT (获取对象属性)‐‐‐ 实现了命令ipcs ‐m
*			IPC_SET (设置对象属性)
*			IPC_RMID (删除对象) ‐‐‐实现了命令ipcrm ‐m
*		buf ：指定IPC_STAT/IPC_SET时用以保存/设置属性
*返回值：成功：0,出错：‐1
*/注：若参数key为IPC_PRIVATE-----key值为0，方便有亲缘关系的进程间的通信

特点：

• 1.共享内存创建之后，一直存在于内核中，直到被删除或系统关闭

• 2.共享内存和管道不一样，读取后，内容仍然在共享内存中

创建和删除共享内存

#include <stdio.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <stdlib.h>int main()
{int shmid;shmid = shmget(IPC_PRIVATE,128,0777);if(shmid == -1){printf("creat share memory failed\n");return -1;}printf("creat share memory successed\n");system("ipcs -m");shmctl(shmid,IPC_RMID,NULL);system("ipcs -m");return 0;
}

共享内存映射

Linux共享内存映射（Shared Memory Mapping）是一种让进程之间通过内存直接交换数据的技术。它有以下几个显著的好处：

• 效率高：共享内存避免了频繁的数据复制，因为数据直接存储在内核空间的物理地址上，读写速度通常比基于文件或网络通信快。

• 低开销：映射操作相对轻量级，不像socket通信需要建立连接，减少了系统资源消耗。

• 实时性：由于数据在不同进程间是直接访问的，这使得共享内存适用于对时间敏感的应用场景，如嵌入式系统、游戏引擎等。

• 协作方便：多个进程可以同时修改同一块共享内存，这对于需要协同工作的进程非常有用，比如多线程或者多进程间的协同计算。

• 易于同步：通过信号量、互斥锁等机制，可以更容易地控制对共享内存的访问，保证数据的一致性。

2.void *shmat(int shm_id, const void *shm_addr, int shmflg);
//把共享内存连接映射到当前进程的地址空间
/**@param：*	shm_id:ID号*	shm_addr:映射到的地址，NULL为系统自动完成的映射*	shmflg：*		SHM_RDONLY共享内存只读*		默认是0，表示共享内存可读写*@return：成功：映射后的地址，失败：NULL*/
3.int shmdt(const void *shmaddr);
//将进程里的地址映射删除
/**@return：*shmid：要操作的共享内存标识符*@return：成功：0，出错：‐1*/注：共享内存中的数据读取之后仍存在！

共享内存映射

#include <stdio.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{int shmid;key_t key;char *p;key = ftok("a.c",1);	if(key == -1){printf("create key failed\n");return -2;}printf("creat key successed key is %x\n",key);shmid = shmget(key,128,IPC_CREAT|0777);if(shmid == -1){printf("create share memory failed\n");return -1;}printf("creat share memory successed of shmid is %d\n",shmid);system("ipcs -m");p = (char *)shmat(shmid,NULL,0);if(p == NULL){printf("create share memory Mapping failed\n ");}//write fgets(p,128,stdin);//readprintf("share memory Mapping is %s\n",p);printf("Second share memory Mapping is %s\n",p);shmdt(p);shmctl(shmid,IPC_RMID,NULL);system("ipcs -m");return 0;
}

ipcrm -m shmid实现

#include <stdio.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
int main(int argc,char * argv[])
{int shmid;if(argc != 3){printf("param error\n");return -1;}if(strcmp(argv[1],"-m") == 0){printf("delete share memory");}else{printf("error");return -2;}shmid = atoi(argv[2]);shmctl(shmid,IPC_RMID,NULL);system("ipcs -m");return 0;
}

共享内存进程间的通信

思路：一个收一个发

//shm_write
#include <stdio.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
int main()
{int shmid;key_t key;char *p;key = ftok("a.c",1);	if(key == -1){printf("create key failed\n");return -2;}printf("creat key successed key is %x\n",key);shmid = shmget(key,128,IPC_CREAT|0777);//创建共享内存if(shmid == -1){printf("create share memory failed\n");return -1;}printf("creat share memory successed of shmid is %d\n",shmid);system("ipcs -m");p = (char *)shmat(shmid,NULL,0);//获取共享内存映射地址if(p == NULL){printf("create share memory Mapping failed\n ");}//write fgets(p,128,stdin);sleep(8);shmdt(p);shmctl(shmid,IPC_RMID,NULL);return 0;
}
//shm_read
#include <stdio.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{int shmid;key_t key;char *p;key = ftok("a.c",1);//获取key值if(key == -1){printf("create key failed\n");return -2;}printf("creat key successed key is %x\n",key);shmid = shmget(key,128,0);//不创建新的共享内存只借助Key值获取shmidif(shmid == -1){printf("create share memory failed\n");return -1;}printf("creat share memory successed of shmid is %d\n",shmid);system("ipcs -m");p = (char *)shmat(shmid,NULL,0);//获取p的地址if(p == NULL){printf("create share memory Mapping failed\n ");}//readprintf("share memory Mapping is %s\n",p);shmdt(p);return 0;
}