UNIX环境下的共享内存

　　好久没更新博客了，最近几个月一直在忙项目，现在终于有时间进一步学习了。这次记录的是unix环境中共享内存的使用方法。

　　

 在我理解，共享内存就是在内存中开辟一段空间，各个毫不相干的进程就可以通过访问这段内存中的资源，从而达到进程间通信的效果。由于是对同一块内存进行操作，没有涉及到资源的复制等操作，所以在IPC对象中共享内存速度和效率都是很高的。

     使用共享内存过程中需要的函数

     1、shmget

     该函数通过键值向内核申请一块共享内存

     函数原型：int  shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);

     其中，key是每一个IPC结构都需要的键值；size是想要获取共享内存的大小，单位是字节；shmflag是获取共享内存的标志，一般为IPC_CREAT，当该key值对应的共享内存不存在时创建之，存在的话就打开。当创建共享内存时，还应添加创建共享内存的权限，如IPC_CREAT | 0666。该函数成功返回时得到共享内存的标示符，失败返回-1。

     2、shmat

     该函数将已申请到的共享内存连接到用户进程空间中

     函数原型：void * shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg);

     其中，shmid是共享内存的标识符；shmaddr指明将该内存映射到进程空间哪一块儿区域，推荐将其置NULL，由linux内核自动分配；flag为连接到进程空间时的权限选项，一般填0。该函数成功返回时返回该共享内存的首地址，失败返回-1。

     3、shmdt

     该函数将连接到用户进程的共享内存与进程分离

     函数原型：int shmdt(const void *shmaddr);

     其中，shmaddr为要分离的共享内存的首地址。成功返回0，失败返回-1。

     4、shmctl

     该函数用于控制得到的共享内存

     函数原型：int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);

     内存中每一段共享内存都对应一个shmid_ds结构体用来维护。其中，cmd是要对shmid指向的共享内存执行的操作。当cmd为IPC_STAT时，取出shmid指向的共享内存对应的shmid_ds结构，并存储到buf中。当cmd为IPC_RMID时，删除shmid指向的共享内存段，此时buf填0。

 

　　

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     下面写两个程序来演示共享内存的使用方法。设计思路：write进程打开共享内存，并向其中循环写入数据，每次写完后等待read进程将其读走，再进行下一次写入。当write进程写入end时，两个进程都终止。贴代码： 

/*write.c*/
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>

/*共享内存中缓冲区的大小*/
#define BUFFER_SIZE 2048

struct temp
{
    int write_flag;
    char share_buffer[BUFFER_SIZE]
};

int main(int argc, char const *argv[])
{
    int shmid;

    /*循环开关*/
    int running = 1;

    char buffer[BUFFER_SIZE];

    struct temp *share_temp;

    /*合成键值*/
    key_t key = ftok(".", 2);

    /*打开共享内存*/
    if((shmid = shmget(key, sizeof(struct temp), IPC_CREAT)) == -1)
    {
        printf("memory get failed\n");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    printf("shmid is %d\n", shmid);

    /*映射共享内存*/
    if((share_temp = shmat(shmid, NULL, 0)) == (void *)-1)
    {
        printf("memory at failed\n");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    /*循环写入数据*/
    while(running)
    {
        while(share_temp->write_flag)
        {
            sleep(1);
            printf("wait for read process\n");
        }
        fgets(buffer, BUFFER_SIZE, stdin);
        strncpy(share_temp->share_buffer, buffer, BUFFER_SIZE);

        share_temp->write_flag = 1;
        if(strncmp(share_temp->share_buffer, "end", 3) == 0)
            running = 0;
    }

    /*分离共享内存*/
    if((shmdt((void *)share_temp)) == -1)
    {
        printf("memory fenli failed\n");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    return 0;
}

/*read.c*/
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>

/*共享内存中缓冲区的大小*/
#define BUFFER_SIZE 2048

struct temp
{
    int write_flag;
    char share_buffer[BUFFER_SIZE]
};

int main(int argc, char const *argv[])
{
    int shmid;

    /*循环开关*/
    int running = 1;

    struct temp *share_temp;

    key_t key = ftok(".", 2);

    /*创建共享内存*/
    if((shmid = shmget(key, sizeof(struct temp), IPC_CREAT|0666)) == -1)
    {
        printf("memory get failed\n");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    printf("shmid is %d\n", shmid);

    /*映射共享内存*/
    if((share_temp = shmat(shmid, NULL, 0)) == (void *)-1)
    {
        printf("memory at failed\n");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    /*循环读取数据*/
    while(running)
    {
        if(share_temp->write_flag)
        {
            printf("write is %s\n", share_temp->share_buffer);
            share_temp->write_flag = 0;
        }

        if(strncmp(share_temp->share_buffer, "end", 3) == 0)
            running = 0;
    }

    /*分离共享内存*/
    if((shmdt((void *)share_temp)) == -1)
    {
        printf("memory fenli failed\n");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    /*删除共享内存*/
    if((shmctl(shmid, IPC_RMID, 0)) == -1)
    {
        printf("memory delete failed\n");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    return 0;
}

　　下面说说写程序过程中遇到的问题：开始用普通用户执行read程序，创建共享内存的时候没有加上0666选项，结构返回错误信息memory at failed，即连接到进程空间失败，切换到root用户再执行就可以。一开始还以为linux歧视普通用户，不让普通用户使用共享内存。后来发现创建的时候加上权限0666就可以了，其他IPC对象也同理。

　　如果有疑问或错误，欢迎指出。