linux进程间通信（共享内存)

news2024/11/28 12:46:06

共享内存，顾名思义就是允许两个不相关的进程访问同一个逻辑内存，共享内存是两个正在运行的进程之间共享和传递数据的一种非常有效的方式。不同进程之间共享的内存通常为同一段物理内存。进程可以将同一段物理内存连接到他们自己的地址空间中，所有的进程都可以访问共享内存中的地址。如果某个进程向共享内存写入数据，所做的改动将立即影响到可以访问同一段共享内存的任何其他进程。

Linux 操作系统的进程通常使用的是虚拟内存，虚拟内存空间是有由物理内存映射而来的。System V 共享内存能够实现让两个或多个进程访问同一段物理内存空间，达到数据交互的效果。

共享内存和其他进程间数据交互方式相比，有以下几个突出特点：

1. 速度快，因为共享内存不需要内核控制，所以没有系统调用。而且没有向内核拷贝数据的过程，所以效率和前面几个相比是最快的，可以用来进行批量数据的传输，比如图片。

2. 没有同步机制，需要借助 Linux 提供其他工具来进行同步，通常使用信号量。

使用共享内存的步骤：

1.调用 shmget()创建共享内存段 id，

2.调用 shmat()将 id 标识的共享内存段加到进程的虚拟地址空间，

3.访问加入到进程的那部分映射后地址空间，可用 IO 操作读写

常用 API

实验代码：

在程序中，创建共享内存。

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

int main(int argc, char const *argv[])
{
    int shmid;

    shmid = shmget(IPC_PRIVATE, 1024, 0777);  //用宏代替IPC_PRIVATE
    if (shmid < 0)
    {
        printf("get shmget failed\n");
        return -1;
    }
    printf("get share succeed %d\n",shmid);
    
    return 0;
}

编译运行程序如下图所示：

输入以下命令查看到创建的共享内存段的 id 和上面程序获取到的共享内存段的 id 是一样

实验代码在程序中，父子进程通过共享内存通信

#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/wait.h>
#include <stdlib.h>

// int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);  共享内存创建

int main(int argc, char const *argv[])
{
    int shmid;
    key_t key;
    pid_t pid;
    char *s_addr, *p_addr;

    key = ftok("./a.c", 'a');

    shmid = shmget(key, 1024, 0777 | IPC_CREAT); // 用宏代替IPC_PRIVATE
    if (shmid < 0)
    {
        printf("get shmget failed\n");
        return -1;
    }
    printf("get share succeed %d\n", shmid);

    pid = fork();
    if (pid > 0)
    {   
        // void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg); 地址映射
        p_addr = shmat(shmid, NULL, 0);
        strncpy(p_addr,"hello",5);
        wait(NULL);
        exit(0);
    }
    if (pid == 0)
    {
       sleep(2);
       s_addr = shmat(shmid,NULL,0);
       printf("s_addr is %s\n",s_addr);
       exit(0);
    }
    
    

    
    

    // int shmdt(const void *shmaddr);   解除共享映射区
    shmdt(p_addr);
    shmdt(s_addr); 
   //int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);  删除共享内存
    shmctl(shmid,IPC_RMID,0);
    return 0;
}

编译运行程序如下图所示：