System V 共享内存 和 系列函数

跟消息队列一样，共享内存也有自己的数据结构，如下：

struct shmid_ds {
struct ipc_perm shm_perm;    /* Ownership and permissions */
size_t
    shm_segsz;   /* Size of segment (bytes) */
time_t
    shm_atime;   /* Last attach time */
time_t
    shm_dtime;   /* Last detach time */
time_t
    shm_ctime;   /* Last change time */
pid_t     shm_cpid;    /* PID of creator */
pid_t     shm_lpid;    /* PID of last shmat(2)/shmdt(2) */
shmatt_t
    shm_nattch;  /* No. of current attaches */
...
};

同样地，第一个成员是共有的IPC内核数据结构，其余是私有成员。

以下是几个共享内存函数：

#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>

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);

功能：用来创建共享内存
原型 int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);
参数
key:这个共享内存段名字
size:共享内存大小
shmflg:由九个权限标志构成，它们的用法和创建文件时使用的mode模式标志是一样的
返回值：成功返回一个非负整数，即该共享内存段的标识码；失败返回-1

功能：将共享内存段连接到进程地址空间
原型
void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg);
参数
shmid: 共享内存标识
shmaddr:指定连接的地址
shmflg:它的两个可能取值是SHM_RND和SHM_RDONLY
返回值：成功返回一个指针，指向共享内存第一个字节；失败返回-1

shmaddr为NULL，核心自动选择一个地址
shmaddr不为NULL且shmflg无SHM_RND标记，则以shmaddr为连接地址。
shmaddr不为NULL且shmflg设置了SHM_RND标记，则连接的地址会自动向下调整为SHMLBA的整数倍。

公式：shmaddr - (shmaddr % SHMLBA)
shmflg=SHM_RDONLY，表示连接操作用来只读共享内存

功能：将共享内存段与当前进程脱离
原型 int shmdt(const void *shmaddr);
参数
shmaddr: 由shmat所返回的指针
返回值：成功返回0；失败返回-1
注意：将共享内存段与当前进程脱离不等于删除共享内存段

功能：用于控制共享内存
原型 int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);
参数
shmid:由shmget返回的共享内存标识码
cmd:将要采取的动作（有三个可取值）
buf:指向一个保存着共享内存的模式状态和访问权限的数据结构
返回值：成功返回0；失败返回-1

cmd 的取值如下，与消息队列类似：

IPC_STAT 把shmid_ds结构中的数据设置为共享内存的当前关联值
IPC_SET 在进程有足够权限的前提下，把共享内存的当前关联值设置为shmid_ds数据结构中给出的值
IPC_RMID 删除共享内存段

下面写两个函数测试一下：

shm_write.c

 C++ Code 

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#include<string.h> #include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<sys/ipc.h> #include<sys/msg.h> #include<sys/types.h> #include<unistd.h> #include<errno.h> #include<fcntl.h> #include<sys/stat.h> #include<sys/mman.h> #include<sys/ipc.h> #include<sys/shm.h> #define ERR_EXIT(m) \     do { \         perror(m); \         exit(EXIT_FAILURE); \     } while(0) typedef struct stu {     char name[32];     int age; } STU; int main(int argc, char *argv[]) {     int shmid;     shmid = shmget(1234, sizeof(STU), IPC_CREAT | 0666);     if (shmid == -1)         ERR_EXIT("shmget"); STU *p;     p = shmat(shmid, NULL, 0);     if (p == (void *) - 1)         ERR_EXIT("shmat"); strcpy(p->name, "lisi");     p->age = 20; shmdt(p); return 0; }

在上面程序中，先创建一块共享内存，再映射到进程的地址空间。

simba@ubuntu:~/Documents/code/linux_programming/UNP/system_v$ ipcs -m

------ Shared Memory Segments --------
key        shmid      owner      perms      bytes      nattch     status

simba@ubuntu:~/Documents/code/linux_programming/UNP/system_v$ ./shm_write 
simba@ubuntu:~/Documents/code/linux_programming/UNP/system_v$ ipcs -m

------ Shared Memory Segments --------
key         shmid      owner      perms      bytes      nattch     status      
0x000004d2     0          simba      666           36            0

可以看到创建了一块共享内存，字节数为写入的STU大小，natth 表示进程连接个数，若在上面程序的shmdt 之前sleep(n); 此时在另一窗口观察，可发现连接数为1，进程退出时，连接数再次为0。

shm_read.c

 C++ Code 

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#include<string.h> #include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<sys/ipc.h> #include<sys/msg.h> #include<sys/types.h> #include<unistd.h> #include<errno.h> #include<fcntl.h> #include<sys/stat.h> #include<sys/mman.h> #include<sys/ipc.h> #include<sys/shm.h> #define ERR_EXIT(m) \     do { \         perror(m); \         exit(EXIT_FAILURE); \     } while(0) typedef struct stu {     char name[32];     int age; } STU; int main(int argc, char *argv[]) {     int shmid;     shmid = shmget(1234, 0, 0);     if (shmid == -1)         ERR_EXIT("shmget"); STU *p;     p = shmat(shmid, NULL, 0);     if (p == (void *) - 1)         ERR_EXIT("shmat"); printf("name = %s age = %d\n", p->name, p->age); shmdt(p); shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL);     return 0; }

上面程序中，先打开共享内存，若未知共享内存大小，size 可设为0，然后也映射到自身的进程地址空间，读取数据，最后使用shmctl 删除这段共享内存。

simba@ubuntu:~/Documents/code/linux_programming/UNP/system_v$ ./shm_read 
name = lisi age = 20
simba@ubuntu:~/Documents/code/linux_programming/UNP/system_v$ ipcs -m

------ Shared Memory Segments --------
key        shmid      owner      perms      bytes      nattch     status

共享内存段已经被删除。

注：ipcs [-m|-q|-s]    ipcrm [ -M key | -m id | -Q key | -q id |
-S key | -s id ]

参考：《UNP》