目錄

一、什么是共享內存？

二、共享內存的特點

優點

缺點

三、使用共享內存的基本函數

?1、創建共享內存shmget()

2、掛接共享內存shmat

3、脫離掛接shmdt

?4、共享內存控制shmctl

?5.查看和刪除共享內存

comm.hpp

server.cc?

Client.cc?

Makefile

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一、什么是共享內存？

共享內存(Shared Memory)是一種高效的?進程間通信(IPC)機制?，允許多個進程直接訪問同一塊物理內存區域，實現數據的快速交換。它是IPC中速度最快的方式，因為共享內存方式的通信沒有中間過程，而管道、消息隊列等方式則需要將數據通過中間機制進行轉換。

?共享內存的原理如上圖所示，主要分為兩部（創內存、掛接）：

1.進程在物理內存上開辟一塊空間，這塊空間稱為共享內存。

2.不同進程將這塊空間掛接到自己的進程地址空間中。

3.進程通過虛擬地址和頁表的映射找到共享內存，然后對共享內存進行讀寫數據。

二、共享內存的特點

優點

1. ?高效性?：共享內存是所有進程間通信方式中速度最快的，因為所有進程共享同一塊內存，訪問共享內存區域和訪問進程獨有的內存區域一樣快，并不需要通過系統調用或者其它需要切入內核的過程來完成。
2. ?直接訪問?：避免了數據的各種不必要的復制，數據直接寫到內存，不用若干次數據拷貝。
3. ?靈活性?：不像匿名管道那樣要求通信的進程有一定的父子關系。

缺點

1. ?缺乏同步機制?：系統內核沒有對訪問共享內存進行同步，必須提供自己的同步措施。例如，在數據被寫入之前不允許進程從共享內存中讀取信息、不允許兩個進程同時向同一個共享內存地址寫入數據等。
2. ?生命周期?：共享內存的生命周期隨內核，即如果用戶不使用系統調用釋放它，直到操作系統關機之前它會一直存在。
3. ?管理復雜性?：需要額外的同步機制(如信號量、互斥鎖)保證數據一致性。

三、使用共享內存的基本函數

?1、創建共享內存shmget()

 int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);
參數key:這個共享內存段名字（和消息隊列一樣由ftok獲取）size:共享內存??（自己指定，一般為頁的整數倍）shmflg:由九個權限標志構成，它們的?法和創建?件時使?的mode模式標志是?樣的IPC_CREAT:創建新的共享內存IPC_CREAT|IPC_EXCL|0666:若創建的共享內存存在，報錯IPC_NOWAIT:非阻塞0：如果是打開文件，寫0
返回值：成功返回?個?負整數，即該共享內存段的標識碼；失敗返回-1

2、掛接共享內存shmat

void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg);
參數shmid: 共享內存標識shmaddr:指定連接的地址（一般默認為NULL，由系統自動分配內存）shmflg:它的兩個可能取值是SHM_RND和SHM_RDONLY(連接操作用于只讀內存)
返回值：成功返回?個指針，指向共享內存第?個節；失敗返回-1

3、脫離掛接shmdt

 int shmdt(const void *shmaddr);
參數shmaddr: 由shmat所返回的指針
返回值：成功返回0；失敗返回-1
注意：將共享內存段與當前進程脫離不等于刪除共享內存段

?4、共享內存控制shmctl

int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);
參數shmid:由shmget返回的共享內存標識碼cmd:將要采取的動作（有三個可取值）buf:指向?個保存著共享內存的模式狀態和訪問權限的數據結構
返回值：成功返回0；失敗返回-1

?5.查看和刪除共享內存

//查看
ipcs -m
//刪除
ipcrm -m id(標識)

共享內存使用案例：

分為兩個進程，客戶端（Client）和服務端（server）?

前提介紹：

.hpp文件的作用與.h文件功能類似

.cc文件等于.cpp文件

comm.hpp

#include <iostream>
#include<stdio.h>
#include <string>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <unistd.h>
#include<string.h>const std::string gpath = "/root/day5_24";
const int gid = 0x6666;
const int gshmsize = 4096;
const int gmode = 0600;
class ShareMemory
{
public:ShareMemory() : _shmid(-1), _ret(nullptr){}~ShareMemory(){}// 創建共享內存int CreateShm(){key_t key = ::ftok(gpath.c_str(), gid);if (key < 0){printf("ftok error\n");return 1;}_shmid = ::shmget(key, gshmsize, IPC_CREAT | IPC_EXCL | gmode);if (_shmid < 0){printf("shmget error\n");return 2;}return _shmid;}// 獲得共享內存void GetShm(){key_t key = ::ftok(gpath.c_str(), gid);if (key < 0){printf("ftok error\n");}_shmid = ::shmget(key, gshmsize, IPC_CREAT|gmode);std::cout << "_shmid: " << _shmid << std::endl;if (_shmid < 0){printf("shmget error\n");}}// 掛地址void AttachShm(){_ret = shmat(_shmid, nullptr, 0);std::cout <<  "_shmid: " << _shmid << std::endl;}// 去關聯void DetachShm(){int d = shmdt(_ret);if (d == -1){printf("shmdt error\n");return;}printf("shmdt success\n");}// 釋放內存void DeleteShm(){shmctl(_shmid, IPC_RMID, nullptr);}void *getadder(){return _ret;}void ShmMeta(){//}private:int _shmid;void *_ret;
};ShareMemory sm;

server.cc?

#include"time.hpp"
#include "Comm.hpp"
using namespace std;int main()
{sm.CreateShm();sm.AttachShm();// 在此處讀出while(true){char* image=(char*)sm.getadder();std::cout << image << std::endl;sleep(1);}sm.DetachShm();sm.DeleteShm();return 0;
}

Client.cc?

#include "Comm.hpp"
#include"time.hpp"
int main()
{sm.GetShm();sm.AttachShm();// 在此處寫入char*image = (char*)sm.getadder();char i[] = "i am processA";while (true){strcpy(image, i);sleep(1);}sm.DetachShm();return 0;
}

Makefile

SERVER=server
CLIENT=client
CC=g++
SERVER_SRC=Server.cc
Client_SRC=Client.cc.PHONY:all
all:$(SERVER) $(CLIENT)$(SERVER):$(SERVER_SRC)$(CC) -o $@ $^ -std=c++11 -g
$(CLIENT):$(Client_SRC)$(CC) -o $@ $^ -std=c++11 -g.PHONY:clean
clean:rm -f $(SERVER) $(CLIENT)

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本篇介紹到此結束，有問題歡迎給我評論留言。謝謝