概念

共享內存（Shared Memory），指兩個或多個進程共享一個給定的存儲區。

特點

共享內存是最快的一種 IPC，因為進程是直接對內存進行存取。
因為多個進程可以同時操作，所以需要進行同步。
信號量+共享內存通常結合在一起使用，信號量用來同步對共享內存的訪問。

原理

創建

1、創建共享內存
2、進程A連接共享內存，寫入數據（這里需要給進程A一個睡眠時間：兩個進程同時操作需要同步，進程A寫入數據后睡眠一定時間，在這個時間內進程B將數據讀取，實現數據交換）
3、進程A斷開連接
4、進程B連接共享內存，讀取數據
5、進程B斷開連接
6、釋放公共內存

常用API

頭文件

#include <sys/types.h>
#include <sys/shm.h>
//以下幾個API都包含以上兩個頭文件

shmget函數

功能

創建或獲取一個共享內存

函數原型

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

參數解讀

key	由ftok生成的key標識，標識系統的唯一IPC資源
size	需要申請共享內存的大小。在操作系統中，申請內存的最小單位為頁，一頁是4k字節，為了避免內存碎片，我們一般申請的內存大小為頁的整數倍，即以兆為單位
shmflg	如果要創建新的共享內存，需要使用IPC_CREAT，IPC_EXCL，后面需要加權限標志，權限標志與文件的讀取操作一樣。如果是已經存在的，可以使用IPC_CREAT或直接傳0（只需獲取而不用創建，yi）

返回值

成功時返回一個新建或已經存在的的共享內存標識符，取決于shmflg的參數。失敗返回-1并設置錯誤碼。

shmat函數

功能

第一次創建完共享內存時，它還不能被任何進程訪問，shmat函數的作用就是用來啟動對該共享內存的訪問，并把共享內存連接到當前進程的地址空間，即將共享內存映射進進程中。

函數原型

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

參數解讀

shm_id	由shmget函數返回的共享內存標識
*shm_addr	指定共享內存連接到當前進程中的地址位置，通常為空（為0），表示讓系統為我們安排共享內存的地址
shmflg	若指定了SHM RDONLY位，則以只讀方式連接此段，否則以讀寫方式連接此段（輸入0即可，表示映射進的共享內存可讀可寫）

返回值

成功返回共享存段的指針(虛擬地址)，并且內核將使其與該共享存段相關的shmid_ds（第四個函數的第三個參數）結構中的shm_nattch計數器加1 (類似于引用計數,即內存占用計入總內存) ; 出錯返回-1。

shmdt函數

功能

當一個進程不需要共享內存的時候，就需要去關聯。該函數并不刪除所指定的共享內存區，而是將之前用shmat函數連接好的共享內存區脫離目前的進程。

函數原型

int shmdt(const void *shmaddr);?

參數解讀

*shmaddr：是shmat函數返回的地址指針，只需將其返回值的函數變量名（代碼地址）寫入即可

返回值

調用成功時返回0，失敗時返回-1。

shmctl函數

功能

控制共享內存

函數原型

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

參數解讀

shm_id	shmget函數返回的共享內存標識符
command	command是要采取的操作，它可以取下面的三個值 IPC_STAT 把shmid_ds結構中的數據設置為共享內存的當前關聯值，即用共享內存的當前關聯值覆蓋shmid_ds的值 IPC_SET 如果進程有足夠的權限，就把共享內存的當前關聯值設置為shmid_ds結構中給出的值 IPC_RMID（常用） 刪除共享內存段
*buf	buf是一個結構指針，它指向共享內存模式和訪問權限的結構（不關心，一般寫0）

返回值

成功時返回0，失敗返回-1并設置錯誤碼。

代碼示例

shmw.c

#include <stdio.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>int main()
{key_t key;int shmid;char *shmaddr = NULL;	key = ftok(".",1);//當前目錄建立IPCshmid = shmget(key,1024*4,IPC_CREAT|0666);//以可讀可寫方式開辟一個4兆大小的共享內存if(shmid == -1){printf("create gxdl failed\n");exit(-1);}shmaddr = shmat(shmid,0,0);//將共享內存映射到進程中printf("connect success!\n");strcpy(shmaddr,"hello word!");sleep(5);//因為寫入和讀取是同步，所以此時執行完寫入代碼后需等待讀取數據后一起關閉共享內存shmdt(shmaddr);//斷開連接共享內存shmctl(shmid,IPC_RMID,0);//刪除共享內存printf("over\n");return 0;
}

shmr.c

#include <stdio.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>int main()
{key_t key;int shmid;char *shmaddr = NULL;	key = ftok(".",1);shmid = shmget(key,1024*4,0);//這里只需找到已經開辟的共享內存，所以參數為0即可if(shmid == -1){printf("create gxdl failed\n");exit(-1);}shmaddr = shmat(shmid,0,0);//映射共享內存printf("connect success!\n");printf("content is %s\n",shmaddr);//將共享內存數據打印出來shmdt(shmaddr);//斷開共享內存printf("over\n");return 0;
}

shmw.c程序運行，寫入端往共享內存寫入數據，并讓其等待5s，這5s內shmr.c程序運行，讀取端讀取共享內存數據并將內容打印出來，5s后兩者同時關閉共享內存輸出over。

fork函數的補充

功能

系統IPC鍵值的格式轉換函數,系統建立IPC通訊 （消息隊列、信號量和共享內存） 時必須指定一個ID值。通常情況下，該id值通過ftok函數得到。

函數原型

key_t ftok( const char * fname, int id );

參數解讀

fname	就是你指定的文件名（已經存在的文件名），一般使用當前目錄
id	子序號。雖然是int類型，但是只使用8bits(1-255）

例如

key_t key;
key = ftok(".", 1); //當前文件只需加.