共享内存

共享内存

消息队列的读取和写入过程，都会有发生用户态和内核态之间的消息拷贝过程，共享内存就解决了这个问题。对于内存管理，现代操作系统采用虚拟内存技术，每个进程都有个自己独立的虚拟内存空间，不同进程的虚拟内存映射到不同的物理内存中，所以即使进程A和进程B的虚拟地址是一样的，但是访问的是不同的物理地址，对于数据的增删改查互不影响。共享内存就是拿出一块虚拟地址空间，映射到相同的物理内存中，这样进程写入的东西，另一个进程就能马上看到，提高了进程间通信的速度。

特点

1. 共享内存是一种最高效的进程间通信方式，进程可以直接读写内存，不需要任何数据的拷贝。
2. 为了在多个进程间交换信息，内核专门留出了一块内存区，可以由需要访问的进程将其映射到自己的私有地址空间
3. 进程就可以直接读写这一内存区而不需要进行数据的拷贝，从而大大提高的效率。
4. 由于多个进程共享一段内存，因此也需要依靠某种同步机制，如互斥锁和信号量等

实现步骤

1. 创建/打开共享内容
2. 映射共享内存，即把指定的共享内存映射到进程的地址空间用于访问
3. 撤销共享内存映射
4. 删除共享内存对象

主要函数

所需头文件： <sys/types.h> <sys/ipc.h>

1. key_t ftok(const char *pathname, int proj_id);
   主要功能：利用ftok函数获得一个key值
   pathname: 存在的文件或者目录名
   proj_id: 非负整数（0-255之间）
   函数返回值： 成功返回生成的key值，失败返回-1；

2. int shmget(key_t key, size_t size, int flag);
   主要功能：得到一个共享内存标识符或者创建一个共享对象
   key: 标识符的规则
   size: 共享存储段的字节数
   flag: 读写的权限
   返回值：成功返回共享存储的id，失败返回-1

3. char *p = (char*) shmat(int shmID, const void* shmaddr, int shmflg);
   主要功能：映射到用户空间
   shmID：要映射的共享内存标识符
   shmaddr: 将共享内存映射到指定地址（若为NULL，则表示由系统自动完成映射）
   shmflg： SHM_RDONLY:共享内存可读； 默认0：共享内存可读写
   返回值：成功返回映射后的地址；失败返回-1；

4. int shmdt(const void *shmaddr);
   主要功能：与shmat相反，用来断开与共享内存附加点的地址，禁止本进程访问此共享内存，撤销共享内存
   shmaddr:连接的共享内存的起始地址
   返回值：成功返回0，出错返回-1，错误原因存在error中

5. int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);
   主要功能：对共享内存的控制，获取，改变共享内存的状态，删除共享内存
   shmid: 共享内存标识符
   cmd：

   1. IPC_STAT:得到共享内存的状态，把共享内存的shmid_ds结构复制到buf中
   2. IPC_SET:改变共享内存的状态，把buf所指的shmid_ds结构中的uid、gid、mode复制到共享内存的shmis_ds结构体内
   3. IPC_RMID:删除这片共享内存
      buf:共享内存管理结构体
      返回值：成功返回0，失败返回-1，错误原因存在error中