进程通信系列（13）共享内存系统调用与代码示例

Love The Way You Lie 2022-06-13 11:48 71阅读 0赞

1.创建共享内存对象函数

1）函数原型

#include <sys/shm.h>
    int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);

返回值: 如果成功，返回共享内存段标识符。如果失败，则返回-1。

key：用户指定的共享内存键值，一般可以设置为IPC_PRIVATE(0)
    size:共享内存大小
    shmflg: IPC_CREAT, IPC_EXCL等权限组合

2）errno

EINVAL (无效的内存段大小)
    EEXIST (内存段已经存在，无法创建)
    EIDRM (内存段已经被删除)
    ENOENT (内存段不存在)
    EACCES (权限不够)
    ENOMEM (没有足够的内存来创建内存段)

2、共享内存对象的控制操作

1)函数原型

#include <sys/shm.h>
    int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);

返回: 成功返回0、出错返回-1

2）参数

shmid:共享内存ID
    buf:共享内存属性指针
    cmd参数取值:
    IPC_STAT 获取共享内存段属性
    IPC_SET 设置共享内存段属性
    IPC_RMID 删除共享内存段
    SHM_LOCk 锁定共享内存段页面（页面映射到物理内存不和外存进行换入换出操作）
    SHM_ULOCK 解除共享内存段页面的锁定

3.共享内存映射

1） 函数原型

#include <sys/shm.h>
    void* shmat(int shmid, char *shmaddr, int shmflg);

返回: 成功返回共享内存段连接到进程中的地址，失败返回-1

2） 参数

shmid:共享内存ID
    shmaddr：映射到进程虚拟内存空间的地址，建议设置为0，由操作系统分配。
    shmflag:若shmaddr设置为0，则shmflag也设置为0.
    SHM_RND
    SHMLBA 地址为2的乘方
    SHM_RDONLY 只读方式链接

3）errno

EINVAL (无效的IPC ID 值或者无效的地址)
    ENOMEM (没有足够的内存)
    EACCES (存取权限不够)

4.解除映射

int shmdt(char* shmaddr);

返回：如果失败，则返回-1

参数：

shmaddr：为shmat返回的地址

示例代码：

父进程创建一个子进程，然后父进程向共享内存中写入数据，子进程读取共享内存中的数据。为了保证父进程首先写入数据，其后子进程进行读取这种互斥机制，引入了管道机制，子进程通过等待管道中的数据，将自己阻塞，父进程向共享内存中写入数据后，向管道写入一个字节，触发子进程阻塞结束，从而子进程去读共享内存中数据。

tell.h
    #ifndef __TELL_H__
    #define __TELL_H__
    
    extern void init();
    extern void wait_pipe();
    
    extern void notify_pipe();
    
    extern void destroy_pipe();
    
    #endif
    
    
    tell.c
    #include <stio.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <string.h>
    #include "tell.h"
    
    static int fd[2];
    
    void init()
    {
      if(pipe(fd) < 0)
      {
        perror("pipe error");
      }
    }
    
    void wait_pipe()
    {
      char c;
      if(read(fd[0], &c, 1) < 0)
      {
        perror("wait pipe error");
      }
    }
    
    void notify_pipe()
    {
      char c = 'c';
      if(write(fd[1], &c, 1) !+ 1)
      {
        perror("notify pipe error");
      }
    }
    
    void destroy_pipe()
    {
      close(fd[0]);
      close(fd[1]);
    }
    
    
    cal_shm.c
    #include <sys/shm.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <stdio.h>
    #include <string.h>
    #include "tell.h"
    
    int main()
    {
      int shmid;
      if((shmid = shmget(IPC_PRIVATE, 1024, IPC_CREAT|IPC_EXCL|0777)) < 0)
      {
        perror("shmget error");
        exit(1);
      }
    
      pid_t pid;
      init();//初始化管道
      if((pid = fork()) < 0)
      {
        perror("fork error");
        exit(0);
      }
      else if(pid > 0)
      {
        //进行共享内存映射
        int *pi = (int *)shmat(shmid, 0, 0);
        if(pi == (int*)(-1))
        {
          perror("shmat error");
          exit(1);
        }
        //往共享内存中写入数据（通过操作映射的地址即可）
        *pi = 100;
        *(pi + 1) = 200;
        //操作完毕解除共享内存的映射
        shmdt(pi);
        //通知子进程读取数据
        notify_pipe();
        destory_pipe();
        wait(0);
      }
      else
      {//子进程
        wait_pipe();
        //子进程去从共享内存中读取数据
        //子进程进行共享内存的映射
        int *pi = (int*)shmat(shmid, 0, 0);
        if(pi == (int*)(-1))
        {
          perror("shmat error");
          exit(1);
        }
        print("start: %d, end: %d\n", *pi, *(pi +1));
        //读取完毕后解除映射
        shmdt(pi);
        //删除共享内存
        shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL);
        destory_pipe();
      }
    
      return 0;
    }