进程间通信之共享内存

共享内存（SHared Memory，SHM）不需要在进程间来回复制数据，是最快的进程间通信（Inter-Process Communication，IPC）方式。

实现原理

系统库函数

共享内存相关的方法位于sys/shm.h，共包含了四个方法：

// 返回共享内存的唯一标识符
int     shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);
void    *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg);
int     shmdt(const void *shmaddr);
int     shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);

其中，at表示attach，dt表示detach。

此外，系统库中还提供了函数ftok()，用于生成进程间通信的键值。该函数位于sys/ipc.h中：

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

常用模板：

// 1.根据文件路径名和id，得到键值
key_t key = ftok(".", 1);

// 2.创建共享内存，并设置共享内存的大小、访问权限
int shm_id = shmget(key, 65535, IPC_CREAT | 0644);

// 3.连接共享内存
void *shm = shmat(shm_id, 0, 0);

// 4.读写共享内存

// 5.断开连接
shmdt(shm_id);

// 6.删除共享内存
shmctl(shm_id, IPC_RMID, NULL);

实践

要求：一个进程创建共享内存，并写入字符串shared memory；而另一个进程则从共享内存中读取该字符串。

写入数据

创建共享内存，并写入一个字符串：

#include <sys/shm.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

int main()
{
        key_t shmkey = ftok(".", 1);
        int shmid = shmget(shmkey, 1024 * 1024, IPC_CREAT | 0666);
        if (shmid == -1) {
                exit(EXIT_FAILURE);
        }

        char *shm = (char *)shmat(shmid, 0, 0);
        if (shm == NULL) {
                exit(EXIT_FAILURE);
        }

        strcpy(shm, "shared memory");

        int result = shmdt(shm);
        if (result == -1) {
                exit(EXIT_FAILURE);
        }
        exit(EXIT_SUCCESS);
}

其中，ipcs（ipc status）命令用于查看系统中的ipc状态，-m表示只输出共享内存的相关信息。

读取数据

读取共享内存中的字符串：

#include <sys/shm.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main()
{
        key_t shmkey = ftok(".", 1);
        int shmid = shmget(shmkey, 1024 * 1024, 0666);
        if (shmid == -1) {
                exit(EXIT_FAILURE);
        }

        char *shm = (char *)shmat(shmid, 0, 0);
        if (shm == NULL) {
                exit(EXIT_FAILURE);
        }

        printf("%s\n", shm);
        if (shmdt(shm) == -1) {
                exit(EXIT_FAILURE);
        }

        if (shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL) == -1) {
                exit(EXIT_FAILURE);
        }
        exit(EXIT_SUCCESS);
}