共享内存

1、实现原理：

共享内存区域说白了就是多个进程共享的一块物理内存地址，只是将这块物理内存分别映射到自己的虚拟空间地址上。

假设有 10 个进程将这块区域映射到自己的虚拟地址上，那么，这 10 个进程间就可以相互通信。

由于是同一块区域在10 个进程的虚拟地址上，当第一个进程向这块共享内存的虚拟地址中写入数据时，

其他 9 个进程也都会看到。

因此共享内存是进程间通信的一种最快的方式。但是进程之间使用这块共享空间时，必须做同步控制。

进程的地址空间都是独立，受保护的!共享内存通信方式是最快的IPC，因为不需要数据的copy，所以效率较高

2、特点

因为多个进程操作同一块物理内存，所以进程必须同步执行因为进程直接通过虚拟地址操作物理内存，所以不需要拷贝数据，共享内存是最快的一种进程间通讯方式共享内存的生命周期随进程，也需要显示地删除。共享内存没有互斥与同步机制，因此，我们在使用时，需要自己添加。

3、相关函数

（1）用于创建或获取共享内存

int shmget((key_t)key, int size, int flag);

shmget()：用于创建或获取共享内存，key：不同的进程使用相同的key值可以获取到同一个共享内存Size：创建共享内存时，指定要申请的共享内存空间大小flag：IPC_CREAT IPC_EXCL，单独使用IPC_CREAT，如果消息队列不存在则创建之，如果存在则打开返回；单独使用IPC_EXCL是没有意义的；两个同时使用，如果消息队列不存在则创建之，如果存在则出错返回。返回值：成功返回共享内存的ID，失败返回-1

（2）连接到进程的虚拟地址空间（启用对第一个创建的共享内存的访问）

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

shmid：共享内存的标识码shmat()：将申请的共享内存的物理内存映射到当前进程的虚拟地址空间上shmaddr：一般给NULL，由系统自动选择映射的虚拟地址空间shmflg：一般给0，可以给SHM_RDONLY为只读模式，其他的为读写返回值：成功返回（一个虚拟地址，此虚拟地址就是映射到）共享内存的首地址，失败返回NULL

（3）断开连接

int shmdt(const void *shmaddr);

shmdt()：断开当前进程的shmaddr指向的共享内存映射返回值： 成功返回0，失败返回-1；

（4）删除共享内存

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

shmctl()：控制共享内存，cmd：IPC_RMID删除共享内存段，并不会立即删除共享空间，返回值：成功返回0，失败返回-1

不能使用shmat方法与共享存储段建立映射关系

//注：内核中做映射时，空间都是以4K作为大小的，

（以页面进行大小分配的-----》页面映射）

命令：ipcs -m 查看 和 ipcrm -m删除

4、代码模拟

示例：进程a从键盘循环获取数据并拷贝到共享内存中，进程b从共享内存中读取并打印数据，要求进程a输入一次，进程b输出一次。进程a不输入，进程b也不输出。

shmA.c

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <unistd.h>#include <string.h>#include <assert.h>#include <sys/shm.h>#include "sem.h"int main(){int shmid = shmget((key_t)1234,128,IPC_CREAT | 0664);assert(shmid != -1);char *ptr = (char *)shmat(shmid,NULL,0);assert(ptr != (char*)-1);//0:sem1 1:sem2int init_val[2] = {0, 1};int semid = CreateSem(1234, init_val,2);assert(semid != -1);while(1){SemP(semid,1); //B--->A 此处的1为下标printf("input: ");fgets(ptr, 127, stdin);SemV(semid,0); //A---->Bif(strncmp(ptr,"end",3) == 0){break;}shmdt(ptr);shmctl(shmid,IPC_RMID,NULL);}}

shmB.c

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <unistd.h>#include <string.h>#include <assert.h>#include <sys/shm.h>#include "sem.h"#include <time.h>int main(){srand((unsigned int)(time(NULL)*time(NULL)));int shmid = shmget((key_t)1234,128,IPC_CREAT | 0664);assert(shmid != -1);char *ptr = (char *)shmat(shmid,NULL,0);assert(ptr != (char*)-1);int init_val[2] = {0, 1};int semid = CreateSem(1234, init_val,2);assert(semid != -1);while(1){SemP(semid,0); //A---->Bif(strncmp(ptr,"end",3)==0){break;}printf("B process: %s",ptr);int n = rand() % 3+1;sleep(n);printf("B Deal Over\n");memset(ptr, 0, 128);SemV(semid,1); //B--->A}shmdt(ptr);shmctl(shmid,IPC_RMID,NULL);DeleteSem(semid);}

5、进程间通信小结

（1）进程间通信IPC：进程之间都是相互独立的，任何一个进程的全局变量在另一个进程中是看不到的，如果进程之间需要交换数据就要通过内核。进程间通信(InterProcess Communication)的本质就是让两个进程看到共同的资源。

（2）进程间通信的目的：

数据传输：一个进程需要将它的数据发送给另一个进程资源共享：多个进程之间共享同样的资源通知事件：一个进程需要向另一个进程发送消息，通知其发生了某种事情（比如进程终止父进程告诉子进程）进程控制：有些进程希望完全控制另一个进程的执行，此时控制进程希望能够拦截另一个进程的所有陷入和异常，能够及时知道它的状态改变。

（3）类别：

有名管道：通过文件描述符的方式做进程间通信，有阻塞非阻塞机制在其中，效率低无名管道：父子进程间的通讯消息队列：进程可以根据消息类型获取不同的消息---->有个中间件MQ信号量：做同步控制的，对临界资源临界区的访问或两个进程的同步，协作关系做同步控制共享内存：最快的IPC