程序間通訊IPC之共享記憶體

每個程序各自有不同的使用者位址空間，任何乙個進程的全域性變數在另乙個程序中都看不到，所以程序之間要交換資料必須通過核心，在核心中開闢一塊緩衝區，程序1把資料從使用者空間拷到核心緩衝區，程序2再從核心緩衝區把資料讀走，核心提供的這種機制稱為程序間通訊（ipc，interprocess communication）

如下圖所示：

程序間通訊共七種方式：

第一類：傳統的unix通訊機制：

# 管道( pipe )：管道是一種半雙工的通訊方式，資料只能單向流動，而且只能在具有親緣關係的程序間使用。程序的親緣關係通常是指父子程序關係。

# 有名管道 (named pipe) ：有名管道也是半雙工的通訊方式，但是它允許無親緣關係程序間的通訊。

# 訊號 ( sinal ) ：訊號是一種比較複雜的通訊方式，用於通知接收程序某個事件已經發生。

第二類：system v ipc：

# 訊號量( semophore ) ：訊號量是乙個計數器，可以用來控制多個程序對共享資源的訪問。它常作為一種鎖機制，防止某程序正在訪問共享資源時，其他程序也訪問該資源。因此，主要作為程序間以及同一程序內不同執行緒之間的同步手段。

# 訊息佇列( message queue ) ：訊息佇列是由訊息的鍊錶，存放在核心中並由訊息佇列識別符號標識。訊息佇列克服了訊號傳遞資訊少、管道只能承載無格式位元組流以及緩衝區大小受限等缺點。

# 共享記憶體( shared memory ) ：共享記憶體就是對映一段能被其他程序所訪問的記憶體，這段共享記憶體由乙個程序建立，但多個程序都可以訪問。共享記憶體是最快的 ipc 方式，它是針對其他程序間通訊方式執行效率低而專門設計的。它往往與其他通訊機制，如訊號兩，配合使用，來實現程序間的同步和通訊。

第三類：bsd 套接字：

# 套接字( socket ) ：套解字也是一種程序間通訊機制，與其他通訊機制不同的是，它可用於不同及其間的程序通訊。

共享記憶體允許兩個或更多程序訪問同一塊記憶體，就如同 malloc() 函式向不同程序返回了指向同乙個物理記憶體區域的指標。當乙個程序改變了這塊位址中的內容的時候，其它程序都會察覺到這個更改。程序可以直接讀取共享記憶體，不需要拷貝資料。由於多個程序共享同一塊記憶體區域，必然需要某種同步機制，互斥鎖和訊號量都可以。

步驟：共享記憶體的使用，主要有以下幾個api：ftok()、shmget()、shmat()、shmdt()及shmctl()

①建立/開啟共享記憶體

int shmget(key_t key,int size,int shmflag); 例：

key = ftok(".", 'm');

shmid = shmget(key,1024,0666|ipc_creat|ipc_excl);

引數說明：

key：是這塊共享記憶體的識別符號。如果是父子關係的程序間通訊的話，這個識別符號用ipc_private來代替。如果兩個程序沒有任何關係，所以就用ftok()算出來乙個識別符號（或者自己定義乙個）使用了。

產生key的方法：key_t ftok(const char *pathname, int proj_id);

#define ipckey 0x344378

size：申請記憶體的大小

shmflag: 這塊記憶體的模式(mode)以及許可權標識（0666等）。

申請的記憶體裡面為空，即全為0

②對映共享記憶體，即把指定的共享記憶體對映到程序的位址空間用於訪問

void *shmat( int shmid , char *shmaddr , int shmflag );

例：void *p;

p=shmat(shmid,null,0);

引數說明：

shmid:是那塊共享記憶體的id。

shmaddr:共享記憶體對映的起始位址,一般不指定即null

shmflag：本程序對該記憶體的操作模式。如果是shm_rdonly的話，就是唯讀模式。0是讀寫模式

③撤銷共享記憶體對映，刪除本程序對這塊記憶體的使用

int shmdt(const void* shmaddr);

例：shmdt(p);

引數說明：

shmaddr:共享記憶體的起始位址。

返回值：成功時返回0。失敗時返回-1。

④刪除共享記憶體物件

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

例：shmctl(shmid, ipc_rmid, null);(刪除共享記憶體)

引數說明：

shmid:共享記憶體的id。

cmd:控制命令，可取值如下：

ipc_stat 得到共享記憶體的狀態

ipc_set 改變共享記憶體的狀態

ipc_rmid 刪除共享記憶體

buf：乙個結構體指標。用以儲存/設定屬性。ipc_stat的時候，取得的狀態放在這個結構體中。如果要改變共享記憶體的狀態，用這個結構體指定。

返回值：成功時返回0。失敗時返回-1。

無**無真相

功能說明：兩個程序通過共享記憶體乙個寫乙個讀並列印資料

/*name:writer.c

*function:寫端程序向共享記憶體寫資料

* */

#include

#define n 64

typedef struct

shm;

void handler(int signo)

int main()

signal(sigusr1, handler);//註冊乙個訊號處理函式

if ((shmid = shmget(key, sizeof(shm), 0666|ipc_creat|ipc_excl))

else//出錯

}else//成功

while ( 1 )

shmdt(p);

shmctl(shmid, ipc_rmid, null);//刪除共享記憶體

return 0;}

/*name:reader.c

*function:讀端程序從共享記憶體中讀資料

* */

#include

#define n 64

typedef struct

shm;

void handler(int signo)

int main()

signal(sigusr1, handler);//註冊乙個訊號處理函式

if ((shmid = shmget(key, sizeof(shm), 0666|ipc_creat|ipc_excl))

else//出錯

}else//成功

程序間通訊IPC之共享記憶體

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