Linux——共享內存

目錄

一、共享內存概念

?二、共享內存的一些函數

2.1 shmget 創建共享內存

2.2 shmat 訪問共享內存?

2.3?shmdt 解除共享內存的映射

2.4?shnctl 刪除共享內存段

三、共享內存?

3.1 創建測試進程

3.2 使用循環測試

?編輯

3.3?共享內存寫入程序

3.4 帶有信號量的共享內存?

一、共享內存概念

共享內存是一種進程間通信的方式，允許多個進程訪問和操作同一塊內存區域。這樣的內存區域被所有共享它的進程所擁有，進程可以將數據寫入共享內存區域，也可以從中讀取數據。共享內存在提高進程通信效率和降低開銷方面具有優勢，但也需要進行同步和互斥操作以避免數據競爭和沖突。

共享內存通常適用于需要高效地在進程間傳遞大量數據的場景，比如多個進程需要共享大型數據結構、圖形圖像處理或多媒體應用等。在使用共享內存時，需要注意管理內存的權限、同步訪問和處理異常情況等問題，以確保數據的一致性和安全性。

?二、共享內存的一些函數

2.1 shmget 創建共享內存

它的函數原型如下：

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

參數含義：

1. key： 用于標識共享內存段的鍵值，不同的進程使用相同的 key 值可以獲取到同一個共享內存
2. size： 創建共享內存時，指定要申請的共享內存空間大小
3. shmflg:?用于指定創建共享內存段的訪問權限和其他標志，比如權限位和內存段的創建方式等。常見的標志包括IPC_CREAT（如果不存在則創建共享內存段）和?IPC_EXCL（如果存在則返回錯誤）。
shmget() 成功則返回共享內存的 ID， 失敗返回-1 
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<string.h>
#include<sys/shm.h>int main()
{int shmid = shmget((key_t)2345,128,IPC_CREAT|0600);if(shmid == -1){exit(1);}}

2.2 shmat 訪問共享內存?

函數shmat()用于將共享內存段附加到調用進程的地址空間，并返回一個指向共享內存段起始地址的指針。

它的函數原型如下：

void* shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg);

參數含義：

  1. shmid: 表示要附加的共享內存段的標識符，通常是由shmget()函數返回的共享內存標識符。

  2. shmaddr: 指定共享內存段連接到調用進程地址空間的地址。一般設置為?NULL，由系統自動選擇映射的虛擬地址空間

  3. shmflg: 用以指定附加共享內存段的附加方式。常見的標志包括SHM_RDONLY（只讀方式附加共享內存段）和?SHM_RND（指示共享內存段將在系統限定的地址范圍內附加）。?一般給 0， 可以給 SHM_RDONLY 為只讀模式，其他的為讀寫

返回值：

? ? ? ?函數的返回值是一個指針，指向共享內存段的起始地址。 ?shmat()成功則返回共享內存的首地址，失敗返回 NULL 
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<string.h>
#include<sys/shm.h>int main()
{int shmid = shmget((key_t)2345,128,IPC_CREAT|0600);if(shmid == -1){exit(1);}char* s=(char*)shmat(shmid,NULL,0);if(s==(char*)-1){exit(1);}strcpy(s,"hello");shmdt(s);}

2.3?shmdt 解除共享內存的映射

當進程不再需要訪問共享內存時，需要使用?shmdt?函數將共享內存段從進程地址空間中解除映射。其函數原型如下：

int shmdt(const void *shmaddr);
參數含義：
  1. shmaddr: 表示要分離的共享內存段的起始地址。通常是由shmat()函數返回的指針，指向共享內存段的起始位置。

返回值：

????????當成功分離共享內存段時，函數返回0。如果出現錯誤，函數會返回-1，并且可以通過檢查errno變量來獲取錯誤信息。

2.4?shnctl 刪除共享內存段

函數shmctl()用于控制共享內存段的屬性

int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);

參數含義：

  1. shmid: 共享內存段的標識符，通常由shmget()函數返回。

  2. cmd: 控制命令，指定對共享內存段執行的操作類型。常見的命令有：

    • IPC_STAT: 獲取共享內存段的狀態信息，并將其存儲在buf指向的shmid_ds結構體中。
    • IPC_SET: 設置共享內存段的權限模式，需要提供buf指向的shmid_ds結構體。
    • IPC_RMID: 從系統中刪除共享內存段，同時釋放其占用的資源。

  3. buf: 指向一個shmid_ds結構體的指針，用于存儲或傳遞共享內存段的狀態信息或權限設置。

返回值：

????????函數成功執行時返回0，否則返回-1，并通過設置errno變量來指示錯誤類型。

三、共享內存?

3.1 創建測試進程

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<string.h>
#include<sys/shm.h>int main()
{int shmid = shmget((key_t)2345,128,IPC_CREAT|0600);if(shmid == -1){exit(1);}char* s=(char*)shmat(shmid,NULL,0);if(s==(char*)-1){exit(1);}printf("s=%s\n",s);// 打印共享內存的地址shmdt(s);}

運行結果：

3.2 使用循環測試

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<string.h>
#include<sys/shm.h>int main()
{int shmid = shmget((key_t)2345,128,IPC_CREAT|0600);if(shmid == -1){exit(1);}char* s=(char*)shmat(shmid,NULL,0);if(s==(char*)-1){exit(1);}while(1){if(strncmp(s,"end",3) == 0){break;}printf("s=%s\n",s);sleep(1);}shmdt(s);}

3.3?共享內存寫入程序

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<string.h>
#include<sys/shm.h>int main()
{int shmid = shmget((key_t)2345,128,IPC_CREAT|0600);if(shmid == -1){exit(1);}char* s=(char*)shmat(shmid,NULL,0);if(s==(char*)-1){exit(1);}while(1){printf("input\n");char buff[128]={0};fgets(buff,128,stdin);strcpy(s,buff);if( strncmp(buff,"end",3) == 0){break;}}shmdt(s);
}

3.4 帶有信號量的共享內存?

首先要創建兩個信號量，一個設為0，另一個設為1。

頭文件代碼sem.h

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<string.h>
#include<sys/sem.h>enum INDEX{SEM1=0,SEM2};union semun
{int val;
};void sem_init();//創建并初始化信號量
void sem_p(int index);
void sem_v(int index);
void sem_destroy();

sem.c代碼

#include"sem.h"static int semid=-1;void sem_init()//創建并初始化信號量
{semid=semget((key_t)1234,2,IPC_CREAT|IPC_EXCL|0600);if(semid==-1){semid=semget((key_t)1234,2,0600);if(semid==-1){printf("semget err\n");}}else{int arr[2]={1,0};for(int i=0;i<2;i++){union semun a;a.val=arr[i];if(semctl(semid,i,SETVAL,a)==-1){printf("semctl init err\n");}}}
}void sem_p(int index)
{struct sembuf buf;buf.sem_num=index;buf.sem_op=-1;//pbuf.sem_flg=SEM_UNDO;if(semop(semid,&buf,1) == -1){printf("op p err\n");}
}void sem_v(int index)
{struct sembuf buf;buf.sem_num=index;buf.sem_op=1;//vbuf.sem_flg=SEM_UNDO;if(semop(semid,&buf,1) == -1){printf("op v err\n");}
}void sem_destroy()
{if(semctl(semid,0,IPC_RMID) == -1){printf("semctl del\n");}
}

使用信號量的main.c代碼

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<string.h>
#include<sys/shm.h>
#include"sem.h"int main()
{int shmid = shmget((key_t)2345,128,IPC_CREAT|0600);if(shmid == -1){exit(1);}char* s=(char*)shmat(shmid,NULL,0);if(s==(char*)-1){exit(1);}sem_init();//創建 初始化while(1){printf("input\n");char buff[128]={0};fgets(buff,128,stdin);sem_p(SEM1);//p  s1strcpy(s,buff);sem_v(SEM2);//v  s2if( strncmp(buff,"end",3) == 0){break;}}shmdt(s);
}

測試代碼test.c

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<string.h>
#include<sys/shm.h>
#include"sem.h"int main()
{int shmid = shmget((key_t)2345,128,IPC_CREAT|0600);if(shmid == -1){exit(1);}char* s=(char*)shmat(shmid,NULL,0);if(s==(char*)-1){exit(1);}sem_init();while(1){sem_p(SEM2);if(strncmp(s,"end",3) == 0){break;}printf("s=%s\n",s);sem_v(SEM1);}shmdt(s);sem_destroy();exit(0);
}

運行結果：

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