并发 ------- 2.4 历程间的通信 - 共享内存

前言：历程间的通信方式包罗


    IPC: 
        1、管道
            pipe 无名管道
            fifo 有名管道 
        2、信号 signal        
        3、消息队列 System V消息队列 / POSIX消息队列     
        4、共享内存 System V共享内存 / POSIX共享内存        <-----------
        5、信号量   System V信号量 / POSIX信号量 
        6、socket套接字

1、共享内存 

    共享内存是历程间通信的一种方式，多个历程共享一段内存空间 “共享内存” 
    由于多个历程共享同一个内存，你往这个内存中写入数据，现实上就是往我的内存中写入数据
随内核的持续性 
        实现方式： 
            在内核中开辟了一块空间，其他历程通过 “内存映射” 的方式 
            获取到这个共享内存的首地点 
            历程p1可以映射这段内存，其他历程p2也可以映射这段内存 
            p1往这段内存中写入数据，现实上就是往p2中写入数据  

2、System V 共享内存的相关接口函数 

        System V IPC (msg/shm/sem) 操作流程： 
            (1)获取键值key 
            (2)创建或打开一个IPC对象，获取IPC对象的id 
            (3)操作：发送/接收 
            (4)其他控制操作： 删除/获取、设置属性/...
 
    1）获取键值key - ftok函数

    2）创建大概打开一个System V共享内存 shmget 

            NAME
                shmget - allocates a System V shared memory segment
            SYNOPSIS
                #include <sys/ipc.h>
                #include <sys/shm.h>
                int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);
                    功能：获取一块共享内存 
                    参数： 
                        key: 共享内存的键值 
                        size: 共享内存的巨细 ,单位 字节 
                                当现实操作是 创建一个新的共享内存时，必须指定一个不为0的size值  
                                当现实操作是 打开一个共享内存时，那么size==0 
                        shmflg: 标志
                                (1)创建标志 
                                    IPC_CREAT | 权限 
                                    例子： 
                                        IPC_CREAT | 0666 
                                    注意： 
                                        如果创建失败的缘故原由 是因为已经存在了 
                                        且 创建的标志为 IPC_CREAT | IPC_EXCL 一起使用 
                                        此时 errno == EEXIST 
                                (2)打开标志 
                                     0  
                    返回值： 
                        成功，返回共享内存的id 
                        失败，返回-1，并设置errno 

    3）共享内存的映射和解映射 

        NAME
            shmat, shmdt - System V shared memory operations
        SYNOPSIS
            #include <sys/types.h>
            #include <sys/shm.h>
            void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg);
                功能：用来映射一个System V共享内存到历程的地点空间
                参数： 
                    shmid: 共享内存的id 
                    shmaddr：指定映射到历程地点空间的哪个位置上 
                                一般为 NULL 让它自行分配 
                    shmflg：映射标志 
                            SHM_RDONLY  只读 
                            0           可读可写
                返回值： 
                    成功，返回映射地区的首地点 
                    失败，返回(void *) -1，同时errno被设置

            int shmdt(const void *shmaddr);
                功能：解除映射
                参数：
                    shmaddr: 映射地区的首地点 
                返回值： 
                    成功，返回0 
                    失败，返回-1，并设置errno 
       

1.             创建一个共享内存，实现父子进程的通信 
2.                 子进程 --》 写入数据 
3.                 父进程 --》 读取数据，并打印 
5.                 #define PATHNAME "/home/china/"
7.                 int main() 
8.                 {
9.                     //1.获取键值key 
10.                     key_t key = ftok( PATHNAME, 5 );
11.                     if( key == -1 )
12.                     {
13.                         perror("ftok error ");
14.                         return -1;
15.                     }
16.                     printf("key = 0x%x\n", key );
18.                     //2.创建或打开一个System V共享内存 
19.                     int shm_id = shmget( key, 4096, IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0666 );
20.                     if( shm_id == -1 )
21.                     {
22.                         if( errno == EEXIST )   //已经存在 就直接打开
23.                         {
24.                             shm_id = shmget( key, 0, 0 );
25.                         }
26.                         else 
27.                         {
28.                             perror("shmget error ");
29.                             return -1;
30.                         }
31.                     }
32.                     printf("shm_id = %d\n", shm_id );
34.                     //3.映射 
35.                     char * p = shmat( shm_id, NULL, 0 );
36.                     if( p == NULL )
37.                     {
38.                         perror("shmat error ");
39.                         return -1;
40.                     }
42.                     //4.创建一个子进程 
43.                     pid_t  pid = fork();
45.                     if( pid > 0 )   //父进程 
46.                     {
47.                         //等待子进程退出 
48.                         wait( NULL );
50.                         //读取数据，打印
51.                         printf("father : %s\n", p );
53.                         //5.解除映射 
54.                         shmdt( p );
55.                     }
56.                     else if( pid == 0 )   //子进程 
57.                     {
58.                         //写入数据
59.                         printf("child : ");
60.                         fgets( p, 128, stdin );
61.                     }
62.                     else 
63.                     {
64.                         perror("fork error ");
65.                         shmdt( p );
66.                         return -1;
67.                     }
68.                 }

复制代码

    4）共享内存的控制操作shmctl 

            NAME
                shmctl - System V shared memory control
            SYNOPSIS
                #include <sys/ipc.h>
                #include <sys/shm.h>
                int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);
                    功能：对共享内存的其他控制操作
                    参数： 
                        shmid： 共享内存id 
                        cmd： 命令号  
                                IPC_RMID    删除  
                                IPC_STAT    获取属性 
                                IPC_SET     设置属性 
                                ...
                        buf: 结构体指针 ， 具体根据cmd的差别，有差别寄义 
                                如果 cmd == IPC_RMID ,那么就填 NULL 
                    返回值： 
                        成功，返回0 
                        失败，返回-1，同时errno被设置
             

1.           struct shmid_ds 
2.                         {
3.                             struct ipc_perm shm_perm;    /* Ownership and permissions */
4.                             size_t          shm_segsz;   /* Size of segment (bytes) */
5.                             time_t          shm_atime;   /* Last attach time */
6.                             time_t          shm_dtime;   /* Last detach time */
7.                             time_t          shm_ctime;   /* Last change time */
8.                             pid_t           shm_cpid;    /* PID of creator */
9.                             pid_t           shm_lpid;    /* PID of last shmat(2)/shmdt(2) */
10.                             shmatt_t        shm_nattch;  /* No. of current attaches */
11.                             ...
12.                         };

复制代码

 

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