linux 进程间通信使用共享内存

e23ewe

共享内存是进程间通信中最简单的方式之一。共享内存允许两个或更多进程访问同一块内存，就如同 malloc() 函数向不同进程返回了指向同一个物理内存区域的指针。当一个进程改变了这块地址中的内容的时候，其它进程都会察觉到这个更改。

shmget函数原型

shmget(得到一个共享内存标识符或创建一个共享内存对象)
所需头文件	#include <sys/ipc.h> #include <sys/shm.h>
函数说明	得到一个共享内存标识符或创建一个共享内存对象并返回共享内存标识符
函数原型	int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg)
函数传入值	key	0(IPC_PRIVATE)：会建立新共享内存对象
		大于0的32位整数：视参数shmflg来确定操作。通常要求此值来源于ftok返回的IPC键值
	size	大于0的整数：新建的共享内存大小，以字节为单位
		0：只获取共享内存时指定为0
	shmflg	0：取共享内存标识符，若不存在则函数会报错
		IPC_CREAT：当shmflg&IPC_CREAT为真时，如果内核中不存在键值与key相等的共享内存，则新建一个共享内存；如果存在这样的共享内存，返回此共享内存的标识符
		IPC_CREAT|IPC_EXCL：如果内核中不存在键值 与key相等的共享内存，则新建一个共享内存；如果存在这样的共享内存则报错
函数返回值	成功：返回共享内存的标识符
	出错：-1，错误原因存于error中
附加说明	上述shmflg参数为模式标志参数，使用时需要与IPC对象存取权限（如0600）进行|运算来确定信号量集的存取权限
错误代码	EINVAL：参数size小于SHMMIN或大于SHMMAX EEXIST：预建立key所指的共享内存，但已经存在 EIDRM：参数key所指的共享内存已经删除 ENOSPC：超过了系统允许建立的共享内存的最大值(SHMALL) ENOENT：参数key所指的共享内存不存在，而参数shmflg未设IPC_CREAT位 EACCES：没有权限 ENOMEM：核心内存不足

shmat

shmat(把共享内存区对象映射到调用进程的地址空间)
所需头文件	#include <sys/types.h> #include <sys/shm.h>
函数说明	连接共享内存标识符为shmid的共享内存，连接成功后把共享内存区对象映射到调用进程的地址空间，随后可像本地空间一样访问
函数原型	void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg)
函数传入值	shmid	共享内存标识符
	shmaddr	指定共享内存出现在进程内存地址的什么位置，直接指定为NULL让内核自己决定一个合适的地址位置
	shmflg	SHM_RDONLY：为只读模式，其他为读写模式
函数返回值	成功：附加好的共享内存地址
	出错：-1，错误原因存于error中
附加说明	fork后子进程继承已连接的共享内存地址。exec后该子进程与已连接的共享内存地址自动脱离(detach)。进程结束后，已连接的共享内存地址会自动脱离(detach)
错误代码	EACCES：无权限以指定方式连接共享内存 EINVAL：无效的参数shmid或shmaddr ENOMEM：核心内存不足

shmdt函数原型

shmdt(断开共享内存连接)
所需头文件	#include <sys/types.h> #include <sys/shm.h>
函数说明	与shmat函数相反，是用来断开与共享内存附加点的地址，禁止本进程访问此片共享内存
函数原型	int shmdt(const void *shmaddr)
函数传入值	shmaddr：连接的共享内存的起始地址
函数返回值	成功：0
	出错：-1，错误原因存于error中
附加说明	本函数调用并不删除所指定的共享内存区，而只是将先前用shmat函数连接（attach）好的共享内存脱离（detach）目前的进程
错误代码	EINVAL：无效的参数shmaddr

shmctl函数原型

shmctl(共享内存管理)
所需头文件	#include <sys/types.h> #include <sys/shm.h>
函数说明	完成对共享内存的控制
函数原型	int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf)
函数传入值	shmid	共享内存标识符
	cmd	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
		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shmid_ds结构内
		IPC_RMID：删除这片共享内存
	buf	共享内存管理结构体。具体说明参见共享内存内核结构定义部分
函数返回值	成功：0
	出错：-1，错误原因存于error中
错误代码	EACCESS：参数cmd为IPC_STAT，确无权限读取该共享内存 EFAULT：参数buf指向无效的内存地址 EIDRM：标识符为shmid的共享内存已被删除 EINVAL：无效的参数cmd或shmid EPERM：参数cmd为IPC_SET或IPC_RMID，却无足够的权限执行

两个进程，一个读进程，一个写进程。进程间通过信号量来保持同步，进程间数据传送使用共享内存。

首先启动写进程，设置共享内存，设置信号量，并向共享内存写入数据。之后释放信号量。读进程启动链接共享内存，获得信号量，读取共享内存内容，之后释放信号量。

写进程内容

#include <stdlib.h>

#include <stdio.h>

#include <sys/shm.h>

#include <string.h>

#include <unistd.h>

#include <sys/sem.h>

#include "Ccommon.h"

union semun

{

int val;

struct semid_ds *buf;

unsigned short *array;

};

//初始化信号量

static int set_semvalue(void);

//删除信号量

static void del_semvalue(void);

//获得信号量

static int semaphore_p(void);

//释放信号量

static int semaphore_v(void);

static int sem_id;

int main()

{

  bool isRuning = true;

  void *pMem = NULL;

  struct shared_use_str *pshared_use_str;

  char buffer[BUFSIZ];

  int ishmid;

  //创建信号量

   sem_id = semget((key_t)1234,1,0666|IPC_CREAT);

  //创建共享内存

ishmid = shmget((key_t)1234,sizeof(struct shared_use_str),0666|IPC_CREAT );

   //初始化信号量

   if(!set_semvalue())

   {

     fprintf(stderr,"Failed to initialize semaphore\n");

     exit(-1);

   }

  if(-1 == ishmid)

  {

      printf("shmid failed\n");

      exit(-1);

  }

  //得到共享内存

  pMem = shmat(ishmid,(void *)0,0);

  if(pMem == (void *)-1)

  {

    printf("shmat failed\n");

    exit(-1);

  }

  printf("Memory Attached at %X\n",pMem);

  //将结构体指针指向共享内存

  pshared_use_str = (struct shared_use_str *) pMem;

  while(true == isRuning)

  {

      //获得排它锁

   if(!semaphore_p())

   {

     printf("semp p failed\n");

     exit(-1);

   }

     printf("enter some text\n");

     fgets(buffer,BUFSIZ,stdin);

//修改共享内存的内容     strncpy(pshared_use_str->somedate,buffer,TEXT_SIZE);

     pshared_use_str->iwrite_by_you = 1;

     if(strncmp(buffer,"end",3) == 0)

     {

       isRuning = 0;

    }

    //释放排它锁

   if(!semaphore_v())

   {

     printf("failed to set v \n");

     exit(-1);

   }

  }

  //等待读进程信号量结束

   sleep(3);

     //删除信号量

   del_semvalue();

   //解除共享内存

  if(shmdt(pMem) == -1)

  {

    printf("shmdt failed\n");

    return -1;

  }

  return 0;

}

static int set_semvalue(void)

{

union semun sem_unition;

sem_unition.val = 1;

//初始化信号量，设置信号量值为1

if(semctl(sem_id,0,SETVAL,sem_unition) == -1)

{

   printf("faile to semctl\n");

   return -1;

}

return 1;

}

static void del_semvalue(void )

{

union semun sem_unition;

//删除信号量

if(semctl(sem_id,0,IPC_RMID,sem_unition) == -1)

{

   printf("failed to semctl\n");

   return;

}

}

static int semaphore_p(void )

{

struct sembuf sem_b;

sem_b.sem_num = 0;

sem_b.sem_op = -1;

sem_b.sem_flg = SEM_UNDO;

//获得信号量 ，并进行减1操作，信号量为0之后挂起。禁止其它进程访问

if(-1 == semop(sem_id,&sem_b,1))

{

   printf("semaphore failed\n");

   return 0;

}

return 1;

}

static int semaphore_v(void )

{

struct sembuf sem_b;

sem_b.sem_num = 0;

sem_b.sem_op = 1;

sem_b.sem_flg = SEM_UNDO;

//释放信号量 ，并进行加1操作，信号量大于0之后执行。其它进程可以访问

if(-1 == semop(sem_id,&sem_b,1))

{

   printf("semaphore failed\n");

   return 0;

}

return 1;

}

读者进程

#include <stdlib.h>

#include <stdio.h>

#include <sys/shm.h>

#include <string.h>

#include <unistd.h>

#include "Ccommon.h"

#include <sys/sem.h>

union semun

{

int val;

struct semid_ds *buf;

unsigned short *array;

};

//初始化信号量

static int set_semvalue(void);

//删除信号量

static void del_semvalue(void);

//获得信号量

static int semaphore_p(void);

//释放信号量

static int semaphore_v(void);

static int sem_id;

int main()

{

  bool isRuning = true;

  void *pMem = NULL;

  struct shared_use_str *pshared_use_str;

  int ishmid;

    //创建信号量

   sem_id = semget((key_t)1234,1,0666|IPC_CREAT);

   //创建共享内存

  ishmid = shmget((key_t)1234,sizeof(struct shared_use_str),0666|IPC_CREAT);

  if(-1 == ishmid)

  {

      printf("shmid failed\n");

      exit(-1);

  }

  //得到共享内存

  pMem = shmat(ishmid,(void *)0,0);

  if(pMem == (void *)-1)

  {

    printf("shmat failed\n");

    exit(-1);

  }

  printf("Memory Attached at %X\n",pMem);

  pshared_use_str = (struct shared_use_str *) pMem;

  pshared_use_str->iwrite_by_you = 0;

  while(true == isRuning)

  {

         //获得排它锁

   if(!semaphore_p())

   {

     printf("semp p failed\n");

     exit(-1);

   }

    printf("you write %s\n",pshared_use_str->somedate);

    sleep(rand()%5);

    pshared_use_str->iwrite_by_you = 0;

    if(strncmp(pshared_use_str->somedate,"end",3) == 0)

    {

      isRuning = false;

    }

     if(!semaphore_v())

   {

     printf("failed to set v \n");

     exit(-1);

   }

  }

  //共享内存分离

  if(shmdt(pMem) == -1)

  {

    printf("shmdt failed\n");

    exit(-1);

  }

  //删除共享内存

  if(shmctl(ishmid,IPC_RMID,0) == -1)

  {

    printf("shmctl failed\n");

    exit(-1);

  }

  return 0;

}

static void del_semvalue(void )

{

union semun sem_unition;

//删除信号量

if(semctl(sem_id,0,IPC_RMID,sem_unition) == -1)

{

   printf("failed to semctl\n");

   return;

}

}

static int semaphore_p(void )

{

struct sembuf sem_b;

sem_b.sem_num = 0;

sem_b.sem_op = -1;

sem_b.sem_flg = SEM_UNDO;

//获得信号量 ，并进行减1操作，信号量为0之后挂起。禁止其它进程访问

if(-1 == semop(sem_id,&sem_b,1))

{

   printf("semaphore failed\n");

   return 0;

}

return 1;

}

static int semaphore_v(void )

{

struct sembuf sem_b;

sem_b.sem_num = 0;

sem_b.sem_op = 1;

sem_b.sem_flg = SEM_UNDO;

//释放信号量 ，并进行加1操作，信号量大于0之后执行。其它进程可以访问

if(-1 == semop(sem_id,&sem_b,1))

{

   printf("semaphore failed\n");

   return 0;

}

return 1;

}