进程通信之共享内存

标签：linux   通信   内存分配   ipc   

共享内存并未提供同步机制，也就是说，在第一个进程结束对共享内存的写操作之前，并无自动机制可以阻止第二个进程开始对它进行读取。所以我们通常需要用其他的机制来同步对共享内存的访问。

http://blog.csdn.net/xiaoliangsky/article/details/40024657

共享内存相关的函数

1创建共享内存shmget

函数原型：int   shmget(key_t   key,   size_t   size,   int  shmflag);

key: 标识符的规则
size:共享存储段的字节数
shmflag:读写的权限
返回值：成功返回共享存储的id，失败返回-1
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key 标识共享内存的键值：0/IPC_PRIVATE。当key的取值为IPC_PRIVATE创建一块新的内存；如果key的取值为0，而参数shmflg中设置了IPC_PRIVATE这个标志，则同样将创建一块新的共享内存。
在IPC的通信模式下，不管是使用消息队列还是共享内存，甚至是信号量，每个IPC的对象(object)都有唯一的名字，称为“键”(key)。通过“键”，进程能够识别所用的对象。“键”与IPC对象的关系就如同文件名称之于文件，通过文件名，进程能够读写文件内的数据，甚至多个进程能够共用一个文件。而在IPC的通讯模式下，通过“键”的使用也使得一个IPC对象能为多个进程所共用。
Linux系统中的所有表示System V中IPC对象的数据结构都包括一个ipc_perm结构，其中包含有IPC对象的键值，该键用于查找System V中IPC对象的引用标识符。如果不使用“键”，进程将无法存取IPC对象，因为IPC对象并不存在于进程本身使用的内存中。
通常，都希望自己的程序能和其他的程序预先约定一个唯一的键值，但实际上并不是总可能的成行的，因为自己的程序无法为一块共享内存选择一个键值。因此，在此把key设为IPC_PRIVATE，这样，操作系统将忽略键，建立一个新的共享内存，指定一个键值，然后返回这块共享内存IPC标识符ID。而将这个新的共享内存的标识符ID告诉其他进程可以在建立共享内存后通过派生子进程，或写入文件或管道来实现。

int size(单位字节Byte)
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    size是要建立共享内存的长度。所有的内存分配操作都是以页为单位的。所以如果一段进程只申请一块只有一个字节的内存，内存也会分配整整一页(在i386机器中一页的缺省大小PACE_SIZE=4096字节)这样，新创建的共享内存的大小实际上是从size这个参数调整而来的页面大小。即如果size为1至4096，则实际申请到的共享内存大小为4K(一页)；4097到8192，则实际申请到的共享内存大小为8K(两页)，依此类推。

int shmflg
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    shmflg主要和一些标志有关。其中有效的包括IPC_CREAT和IPC_EXCL，它们的功能与open()的O_CREAT和O_EXCL相当。
    IPC_CREAT   如果共享内存不存在，则创建一个共享内存，否则打开操作。
    IPC_EXCL    只有在共享内存不存在的时候，新的共享内存才建立，否则就产生错误。

    如果单独使用IPC_CREAT，shmget()函数要么返回一个已经存在的共享内存的操作符，要么返回一个新建的共享内存的标识符。如果将IPC_CREAT和IPC_EXCL标志一起使用，shmget()将返回一个新建的共享内存的标识符；如果该共享内存已存在，或者返回-1。IPC_EXEL标志本身并没有太大的意义，但是和IPC_CREAT标志一起使用可以用来保证所得的对象是新建的，而不是打开已有的对象。对于用户的读取和写入许可指定SHM_R和SHM_W,(SHM_R>3)和(SHM_W>3)是一组读取和写入许可，而(SHM_R>6)和(SHM_W>6)是全局读取和写入许可。

返回值
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成功返回共享内存的标识符；不成功返回-1，errno储存错误原因。
    EINVAL        参数size小于SHMMIN或大于SHMMAX。
    EEXIST        预建立key所致的共享内存，但已经存在。
    EIDRM         参数key所致的共享内存已经删除。
    ENOSPC        超过了系统允许建立的共享内存的最大值(SHMALL )。
    ENOENT        参数key所指的共享内存不存在，参数shmflg也未设IPC_CREAT位。
    EACCES        没有权限。
    ENOMEM        核心内存不足。

2 连接共享内存shmat

函数原型：void* shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflag)

连接共享内存标识符为shmid的共享内存，连接成功后把共享内存区对象映射到调用
进程的地址空间，随后可以像在本地空间一样访问。

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shmid 共享内存标识符，由shmget函数返回的id
shmaddr 指点共享内存出现在进程内存地址的什么位置，直接指定为NULL时，有内核自己决定
一个合适的地址位置。
shmflg SHM_RDONLY:为只读模式，其他为读写模式

返回值

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成功：附件好的共享内存地址
出错：-1，错误原因存在于error中
注意:fork后子进程继承已连接的共享内存地址。exec后该子进程与共享的内存地址自动脱离。
进程结束后，已连接的共享内存地址会自动脱离。

错误代码

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EACCES:无权限已指定方式连接共享内存
EINVAL：    无效的参数shmid或shmaddr
ENOEME:核心内存不足

3“分离”共享内存shmdt

函数原型：int shmdt(const void *shmaddr)

用来断开与共享内存附加点的地址空间，阻止本进程访问此片共享内存。
shmaddr:连接的共享内存的起始地址

返回值

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成功返回0
出错返回-1，错误原因存在于error中
注意：本函数调用并不删除所指定的共享内存区，而只是将先前用shmat函数连接（attach）好的共享内存脱离（detach）目前的进程

错误码

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EINVAL：无效的参数shmaddr

4管理共享内存shmctl

函数原型：int  shmctl(int   shmid,    int   cmd,    struct   shmid_ds   *buf)

管理共享没存。

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shmid 共享内存标识符
cmd     IPC_STAT:得到共享内存的状态，把共享内存的shmid_ds结构复制到buf;
            IPC_SET:改变共享内存的状态，把shmid_ds中的uid、gid、mode复制到共享内存的shmid_ds结构体。
            IPC_RMID：删除这片共享内存
buf 共享内存管理结构体。具体说明参见贡献内存内核结构定义部分。

返回值

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成功返回0
出错返回-1，错误原因存在于error中

错误代码

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EACCESS：参数cmd为IPC_STAT，确无权限读取该共享内存
EFAULT：参数buf指向无效的内存地址
EIDRM：标识符为msqid的共享内存已被删除

EINVAL：无效的参数cmd或shmid
EPERM：参数cmd为IPC_SET或IPC_RMID，却无足够的权限执行

最后来一个例子：

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

#define MEMORY_SIZE 1024

int main()
{
	int               wpid;
	int               status;
	int               failed;
	int               shmid;
	char             *addr;
	pid_t             pid;
	struct shmid_ds   buf;

	failed = 0;

	shmid  = shmget(IPC_PRIVATE, MEMORY_SIZE, IPC_CREAT|0600);
	if (shmid == -1)
	{
		perror("shmget error");
		return -1;
	}

	pid = fork();
	if (pid == 0)
	{
		addr = (char*)shmat(shmid, NULL, 0);
		if ((int)addr == -1)
		{
			perror("shmat addr error");
			return -1;
		}

		strcpy(addr, "I am the child process\n");

		shmdt(addr);
		
		return 3;
	}
	else if (pid > 0)
	{
		wpid = waitpid(pid, &status, 0);
		if (wpid > 0 && WIFEXITED(status))
		{
			printf("child process return is %d\n", WEXITSTATUS(status));
		}

		failed = shmctl(shmid, IPC_STAT, &buf);
		if (failed == -1)
		{
			perror("chmctl error");
			return -1;
		}
		
		printf("shm_segsz =%d bytes\n", buf.shm_segsz);
        printf("parent pid=%d, shm_cpid = %d \n", getpid(), buf.shm_cpid);
        printf("chlid pid=%d, shm_lpid = %d \n", pid, buf.shm_lpid);
		printf("mode = %08x \n", buf.shm_perm.mode);

		addr = (char*)shmat(shmid, NULL, 0);
		if ((int)addr == -1)
		{
			perror("shmat addr error");
			return -1;
		}
	
		printf("%s", addr);
		shmdt(addr);
		shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL);
	}	
	else 
	{
		perror("fork error");
		shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL);
		return -1;
	}

	return 0;
}

未完

待续；

参考：

http://blog.csdn.net/guoping16/article/details/6584058

进程通信之共享内存

标签：linux   通信   内存分配   ipc   

原文地址：http://blog.csdn.net/xiaoliangsky/article/details/40024657