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linux 共享内存_linux进程间通信----IPC篇(一)----共享内存初识篇

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linux 共享内存_linux进程间通信----IPC篇(一)----共享内存初识篇
一 what

所谓共享内存通信，实际上就是在内核空间中有一个缓存数组，用于不同用户进程间实现通信。

共享内存是一种IPC通信对象，其他IPC通信对象还有消息队列以及信号灯。其处理思想和文件IO思想是一样的，也是open、write、read、close函数，只是函数形式方式了变化，如下所示:

linux 共享内存_linux进程间通信----IPC篇(一)----共享内存初识篇
二 why

简单来说，共享内存也是进程间通信的实现方法之一。

三 how 3.1 创建共享内存 
函数原型 : int shmget(key_t key, int size, int shmflg)
函数参数 : key: IPC_PRIVATE 或 ftok的返回值
                IPC_PRIVATE返回的key值都是一样的,都是0
           size : 共享内存区大小
           shmflg : 同open函数的权限位，也可以用八进制表示法
返回值   ： 成功，共享内存段标识符   ID   文件描述符； -1 出错
3.2 demo程序示例

3.2.1 使用IPC_PRIVAT宏创建

#include

编译运行查看结果，我们发现key都是0

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3.2.2 使用fotk函数创建key

ftok函数创建key值
函数原型 : char ftok(const char *path, char key)
参数 ：path，文件路径和文件名
        key，一个字符
返回值 ：正确返回一个key值，出错返回-1
           
#include "stdio.h"
#include "stdlib.h"
#include <unistd.h>
#include "sys/types.h"
#include "sys/shm.h"
#include "signal.h"

int main(int argc, char *argv[])
{
    int shmid;
    int key;

    key = ftok("./a.c", 'a');
    if (key < 0) {
        printf("create key failn");
        return -1;
    }
    printf("create key sucess key = 0x%Xn",key);

    shmid = shmget(key, 128, IPC_CREAT | 0777);
    if (shmid < 0) {
        printf("create shared memory failn");
        return -1;
    }
    printf("create shared memory sucess, shmid = %dn", shmid);
    system("ipcs -m");
    //system("ipcrm -m shmid");
    return 0;
}

编译运行

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此时的key值就不在为0了，而是0x61110105。

3.2.3 为何需要ftok先创建key值呢？

这就类似于前面无名管道和有名管道，使用IPC_PRIVATE宏创建的共享内存就类似于无名管道，只能实现有亲缘关系的进程间通信。ftok函数创建了一个key值之后，就类似于有名管道，能够实现无亲缘关系的管道间通信。

3.2.4 用户空间如何操作共享内存

因为创建的共享内存仍然属于内核空间，用户空间如何操作这片共享内存呢？

shmat函数，将共享内存映射到用户空间，方便在用户空间操作
函数原型 ：void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg)
参数 ：shmid ID号
        shmaddr 映射到啊的地址， NULL为系统自动完成的映射
        shmflg SHM_RDONLY共享内存只读
               默认是0，可读可写
返回值：成功，映射后的结果；失败，返回NULL

示例代码

#include "stdio.h"
#include "stdlib.h"
#include <unistd.h>
#include "sys/types.h"
#include "sys/shm.h"
#include "signal.h"

int main(int argc, char *argv[])
{
    int shmid;
    int key;
    char *p;

    key = ftok("./a.c", 'b');
    if (key < 0) {
        printf("create key failn");
        return -1;
    }
    printf("create key sucess key = 0x%Xn",key);

    shmid = shmget(key, 128, IPC_CREAT | 0777);
    if (shmid < 0) {
        printf("create shared memory failn");
        return -1;
    }
    printf("create shared memory sucess, shmid = %dn", shmid);
    system("ipcs -m");

    p = (char *)shmat(shmid, NULL, 0);
    if (p == NULL) {
        printf("shmat failn");
        return -1;
    }
    printf("shmat sucessn");

    //write share memory
    fgets(p, 128, stdin);

    //start read share memory
    printf("share memory data:%sn", p);

    //start read share memory again
    printf("share memory data:%sn", p);
    //system("ipcrm -m shmid");
    return 0;
}

此时在console终端，通过键盘任意输入一串信息，console会打印出我们输入的信息，并且我们验证了连续2次读取同一个共享内存，发现内容都存在，这是和之前管道的区别，管道的内容读取完了之后，内容就不存在了。

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3.2.5 删除用户空间的共享内存地址映射

shmdt
int shmdt(const void *shmaddr)
参数 ；shmat的返回值
返回值 : 成功0，出错-1
           
#include "stdio.h"
#include "stdlib.h"
#include <unistd.h>
#include "sys/types.h"
#include "sys/shm.h"
#include "signal.h"
#include "string.h"

int main(int argc, char *argv[])
{
    int shmid;
    int key;
    char *p;

    key = ftok("./a.c", 'b');
    if (key < 0) {
        printf("create key failn");
        return -1;
    }
    printf("create key sucess key = 0x%Xn",key);

    shmid = shmget(key, 128, IPC_CREAT | 0777);
    if (shmid < 0) {
        printf("create shared memory failn");
        return -1;
    }
    printf("create shared memory sucess, shmid = %dn", shmid);
    system("ipcs -m");

    p = (char *)shmat(shmid, NULL, 0);
    if (p == NULL) {
        printf("shmat failn");
        return -1;
    }
    printf("shmat sucessn");

    //write share memory
    fgets(p, 128, stdin);

    //start read share memory
    printf("share memory data:%sn", p);

    //start read share memory again
    printf("share memory data:%sn", p);

    //在用户空间删除共享内存的地址
    shmdt(p);

    memcpy(p, "abcd", 4);  //执行这个语句会出现segment fault
    return 0;
}

编译后执行，会出现segment fault，是正确的现象

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3.2.6 删除内核空间的共享内存对象

shmctl
int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf)
参数 ；shmid : 共享内存标识符
        cmd : IPC_START (获取对象属性)      --- 实现了命令 ipcs -m
              IPC_SET (设置对象属性)
              IPC_RMID (删除对象属性)       --- 实现了命令 ipcrm -m
        buf : 指定IPC_START/IPC_SET时用以保存/设置属性
返回值 : 成功0，出错-1
           
#include "stdio.h"
#include "stdlib.h"
#include <unistd.h>
#include "sys/types.h"
#include "sys/shm.h"
#include "signal.h"
#include "string.h"

int main(int argc, char *argv[])
{
    int shmid;
    int key;
    char *p;

    key = ftok("./a.c", 'b');
    if (key < 0) {
        printf("create key failn");
        return -1;
    }
    printf("create key sucess key = 0x%Xn",key);

    shmid = shmget(key, 128, IPC_CREAT | 0777);
    if (shmid < 0) {
        printf("create shared memory failn");
        return -1;
    }
    printf("create shared memory sucess, shmid = %dn", shmid);
    system("ipcs -m");

    p = (char *)shmat(shmid, NULL, 0);
    if (p == NULL) {
        printf("shmat failn");
        return -1;
    }
    printf("shmat sucessn");

    //write share memory
    fgets(p, 128, stdin);

    //start read share memory
    printf("share memory data:%sn", p);

    //start read share memory again
    printf("share memory data:%sn", p);

    //在用户空间删除共享内存的地址
    shmdt(p);

    //memcpy(p, "abcd", 4);  //执行这个语句会出现segment fault

    shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL); //会删除内核的共享内存对象
    system("ipcs -m");
    return 0;
}
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