一、共享内存的概念

共享内存(Shared Memory)就是允许多个进程访问同一个内存空间,是在多个进程之间共享和传递数据最高效的方式。操作系统将不同进程之间共享内存安排为同一段物理内存,进程可以将共享内存连接到它们自己的地址空间中,如果某个进程修改了共享内存中的数据,其它的进程读到的数据也将会改变。

共享内存并未提供锁机制,也就是说,在某一个进程对共享内存的进行读写的时候,不会阻止其它的进程对它的读写。如果要对共享内存的读/写加锁,可以使用信号灯。

二、相关函数

Linux中提供了一组函数用于操作共享内存,程序中需要包含以下头文件:

#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>

1、shmget函数

shmget函数用来获取或创建共享内存,它的声明为:

int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);

参数key是共享内存的键值,是一个整数,typedef unsigned int key_t,是共享内存在系统中的编号,不同共享内存的编号不能相同,这一点由程序员保证。key用十六进制表示比较好。

参数size是待创建的共享内存的大小,以字节为单位。

参数shmflg是共享内存的访问权限,与文件的权限一样,0666|IPC_CREAT表示全部用户对它可读写,如果共享内存不存在,就创建一个共享内存。

2、shmat函数

把共享内存连接到当前进程的地址空间。它的声明如下:

void *shmat(int shm_id, const void *shm_addr, int shmflg);

参数shm_id是由shmget函数返回的共享内存标识。

参数shm_addr指定共享内存连接到当前进程中的地址位置,通常为空,表示让系统来选择共享内存的地址。

参数shm_flg是一组标志位,通常为0。

调用成功时返回一个指向共享内存第一个字节的指针,如果调用失败返回-1.

3、shmdt函数

该函数用于将共享内存从当前进程中分离,相当于shmat函数的反操作。它的声明如下:

int shmdt(const void *shmaddr);

参数shmaddr是shmat函数返回的地址。

调用成功时返回0,失败时返回-1.

4、shmctl函数

删除共享内存,它的声明如下:

int shmctl(int shm_id, int command, struct shmid_ds *buf);

参数shm_id是shmget函数返回的共享内存标识符。

参数command填IPC_RMID。

参数buf填0。

解释一下,shmctl是控制共享内存的函数,其功能不只是删除共享内容,但其它的功能没什么用,所以不介绍了。

注意,用root创建的共享内存,不管创建的权限是什么,普通用户无法删除。

三、示例程序

示例(book258.cpp)

/*
 * 程序名:book258.cpp,此程序用于演示共享内存的用法
 * 作者:C语言技术网(www.freecplus.net) 日期:20190525
*/
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h> 

int main()
{
  int shmid; // 共享内存标识符
 
  // 创建共享内存,键值为0x5005,共1024字节。
  if ( (shmid = shmget((key_t)0x5005, 1024, 0640|IPC_CREAT)) == -1)
  { printf("shmat(0x5005) failed\n"); return -1; }
   
  char *ptext=0;   // 用于指向共享内存的指针
 
  // 将共享内存连接到当前进程的地址空间,由ptext指针指向它
  ptext = (char *)shmat(shmid, 0, 0);
 
  // 操作本程序的ptext指针,就是操作共享内存
  printf("写入前:%s\n",ptext);
  sprintf(ptext,"本程序的进程号是:%d",getpid());
  printf("写入后:%s\n",ptext);
 
  // 把共享内存从当前进程中分离
  shmdt(ptext);
   
  // 删除共享内存
  // if (shmctl(shmid, IPC_RMID, 0) == -1)
  // { printf("shmctl(0x5005) failed\n"); return -1; }
}

运行效果

image.png

注意,程序第一次运行的时候,共享内存未创建,所以第一次运行程序的时候,共享内存中的内容为空。之后程序每次运行都能获取到上一次程序运行写入的内容。

四、其它的操作命令

用ipcs -m可以查看系统的共享内存,内容有键值(key),共享内存编号(shmid),创建者(owner),权限(perms),大小(bytes)。

image.png

用ipcrm -m 共享内存编号,可以手工删除共享内存,如下:

image.png

五、版权声明

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来源:C语言技术网(www.freecplus.net

作者:码农有道

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