进程间通信—IPC对象通信
一.共享内存（Shared Memory）[*] 效率：共享内存是进程间通信效率最高的方式。
[*] 操纵流程：
[*]生成唯一的 key 值。
[*]通过 shmget 申请共享内存对象。
[*]使用 shmat 将共享内存映射到当地内存。
[*]读写共享内存。
[*]使用 shmdt 打消映射。
[*]使用 shmctl 删除共享内存对象。
[*]所需头文件：
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
[*]key值创建方式：
1.IPC_PRIVATE 固定的私有键值，其值等于 0x0，一般用于有亲缘关系的进程间使 用。
2.ftok()创建暂时键值。
1.ftok 函数：
[*] 函数原型：key_t ftok(const char *pathname, int proj_id);
[*] 功能：通过该函数可以将pathname指定的路径用来以proj_id生成唯一的暂时键值。
[*] 参数：pathname 路径+名称->任意文件，只要不会被删除重建即可。
proj_id 整形的数字，一般用ASCII码的单字符。表现与参数1的运算。
[*] 返回值：成功返回唯一键值，失败为-1。
2.shmget 函数：
[*] 函数原型：int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);
[*] 功能：使用唯一键值key向内核提出共享内存使用申请。
[*] 参数：key 唯一键值。
size 要申请的共享内存大小。
shmflg 申请的共享内存访问权限，八进制表现。
假如是第一个申请，则用IPC_CREAT;
假如要检测是否存在，用IPC_EXCL。
[*] 返回值：成功返回共享内存id，一般用shmid表现，失败为-1。
3.shmat 函数：
[*]函数原型：void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg);
[*] 功能：将指定shmid对应的共享内存映射到当地内存。
[*] 参数：shmid 要映射的当地内存。
shmaddr 当地可用的地址，假如不确定则用NULL，表现由系统自动分配。
shmflg 0，表现读写，SHM_RDONLY表现只读。
[*] 返回值：成功返回映射的地址，一般等于shmaddr，失败为-1。
4.shmdt 函数：
[*]函数原型：int shmdt(const void *shmaddr);
[*] 功能：将当地内存与共享内存断开映射关系。
[*] 参数：shmaddr 要断开的映射地址。
[*] 返回值：成功返回0，失败为-1。
5.shmctl 函数：
[*]函数原型：int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);
[*] 功能：修改共享内存属性，也可以删除指定的共享内存对象。
[*] 参数：shmid 要删除的共享内存对象。
cmd IPC_RMID 删除对象的宏。
buf NULL表现只删除对象。
[*] 返回值：成功返回0，失败为-1。
6.部分题目探究
[*] 共享内存数据的存储方式是拷贝照旧剪切？
在共享内存的上下文中，数据的存储方式是拷贝（Copy）。当一个进程写入数据到共享内存时，它实际上是将数据从自己的地址空间复制到共享内存地区。同样地，当进程从共享内存读取数据时，它是从共享内存地区复制数据到自己的地址空间。
[*] 共享内存的数据假如多次不同进程读写会怎么样？
假如多个进程对同一共享内存地区进行读写操纵，而没有适当的同步机制，那么数据可能会被覆盖。比方，假如进程A和进程B都试图写入同一内存位置，而进程B在进程A写入之后立刻写入相同的位置，那么进程A的写入可能会被进程B的写入覆盖。这可能导致数据不同等和竞态条件。
[*] 进程1 写入共享内存，如何通知进程2 读共享内存？
为了在进程间进行有效的通信，通常需要使用同步机制来确保数据的同等性和同步。这将引出下面有关信号量集的内容。
二.信号量（Semaphore）
[*] 目的：解决共享内存的临界资源访问题目。
[*] 操纵流程：
[*]key值。
[*]使用 semget 申请信号量集。
[*]初始化信号量（P操纵）。
[*]进行PV操纵。
[*]删除信号量。
1.semget 函数：
[*]函数原型：int semget(key_t key, int nsems, int semflg);
[*] 功能：通过唯一键值向内核提出信号量申请。
[*] 参数：key 唯一键值。
nsems 要申请的信号量个数。
semflg 申请的信号量的访问权限。
[*] 返回值：成功返回semid，失败为-1。
2.semop 函数
[*] 函数原型：int semop(int semid, struct sembuf *sops, unsigned nsops);
[*] 功能：修改指定信号量会合的信号量的值。
[*] 参数：1）semid 信号量集id。
2）struct sembuf
{
unsigned short sem_num; ///信号量会合信号量的编号，默认以0开始
short sem_op; ///信号量的PV操纵，假如改值等于-1则表现p
等于1 则表现v
等于0 则表现阻塞
short sem_flg; ///信号量的操纵方式 0 表现默认阻塞。
IPC_NOWAIT and SEM_UNDO.
};
3）nsops 信号量的设置值个数。
[*] 返回值：成功返回0，失败为-1。
[*] 自界说封装：
[*]通常会将以上函数做自界说封装。
int my_sem_wait(int id,int sem)
{
struct sembuf mysem;
mysem.sem_num = sem;
mysem.sem_op= -1;
mysem.flg = 0;
if(semop(id,&mysem,1) < 0)
return -1;
else
return 0;
}
int my_sem_post(int id,int sem)
{
struct sembuf mysem;
mysem.sem_num = sem;
mysem.sem_op= 1;
mysem.flg = 0;
if(semop(id,&mysem,1) < 0)
return -1;
else
return 0;
}
3.semctl 函数：
[*]函数原型：int semctl(int semid, int semnum, int cmd, ...);
[*] 功能：根据semid删除指定的信号量集。
[*] 参数：semid 要删除的信号量集。
semnum 要删除的信号量会合的信号量的编号。
cmd IPC_RMID 删除对象宏。
... 可变长参数，可以不写。
[*] 返回值：成功返回0，失败为-1。
三.消息队列（Message Queue）
[*]敬请等待。。。。。。
四.辅助命令
[*]ipcs -a：查询共享内存、信号量集、消息队列。
[*]ipcrm -s：删除信号量集。
[*]ipcrm -m：删除共享内存。
五.代码示例
//shm_w.c#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <unistd.h>#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>#include <string.h>int main(int argc, char *argv[]){ key_t key = ftok("./",'!'); if(-1 == key) { perror("ftok"); exit(1); } printf("key is 0x%x\n",key); int shmid = shmget(key,4096,IPC_CREAT|0666); if(-1 == shmid) { perror("shmget"); exit(1); } void* p =shmat(shmid,NULL,!SHM_RDONLY); if((void *) -1 == p ) { perror("shmat"); exit(1); } strcpy((char*)p,"hello,this is shm test"); shmdt(p); return 0;}//shm_r.c#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <unistd.h>#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>#include <string.h>int main(int argc, char *argv[]){ key_t key = ftok("./",'!'); if(-1 == key) { perror("ftok"); exit(1); } printf("key is 0x%x\n",key); int shmid = shmget(key,4096,IPC_CREAT|0666); if(-1 == shmid) { perror("shmget"); exit(1); } void* p =shmat(shmid,NULL,!SHM_RDONLY); if((void *) -1 == p ) { perror("shmat"); exit(1); } // strcpy((char*)p,"hello,this is shm test"); printf("mem is %s\n",(char*)p); shmdt(p); //shmctl(shmid,IPC_RMID,NULL); return 0;}
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