什么是共享内存和共享内存的特点

所谓共享内存就是使得多个进程可以访问同一块内存空间，是最快的可用IPC形式。是针对其他通信机制运行效率较低而设计的。往往与其它通信机制，如信号量结合使用，来达到进程间的同步及互斥。

原理

进程A将信息放入共享内存中进程B从共享内存中读取

编程步骤

1、创建或者打开共享内存
2、进程A连接（映射）共享内存，写入数据
3、进程A断开
4、进程B连接（映射）共享内存，读取数据
5、进程B断开
6、释放共享内存

常用API

#include <sys/shm.h>

// 创建或获取一个共享内存：成功返回共享内存ID，失败返回-1
int shmget(key_t key, size_t size, int flag);

// 连接共享内存到当前进程的地址空间：成功返回指向共享内存的指针，失败返回-1
void *shmat(int shm_id, const void *addr, int flag);

// 断开与共享内存的连接：成功返回0，失败返回-1
int shmdt(void *addr); 

// 控制共享内存的相关信息：成功返回0，失败返回-1
int shmctl(int shm_id, int cmd, struct shmid_ds *buf);

1、shmget函数

用来打开或者创建共享内存

头文件

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

函数原型

int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);

key：与信号量的semget函数一样，程序需要提供一个参数key（非0整数），它有效地为共享内存段命名

size：size以字节为单位指定需要共享的内存容量

shmflg：shmflg是权限标志，它的作用与open函数的mode参数一样，在key标识的共享内存不存在时，创建共享内存，可以与IPC_CREAT做或操作。共享内存的权限标志与文件的读写权限一样，比如，0644,它表示允许一个进程创建的共享内存被内存创建者所拥有的进程向共享内存读取和写入数据，同时其他用户创建的进程只能读取共享内存。

返回值
shmget函数成功时返回一个与key相关的shm_id共享内存标识符（非负整数），用于后续的共享内存函数。调用失败返回-1

2、shmat函数

第一次创建完共享内存时，它还不能被任何进程访问，shmat函数的作用就是用来启动对该共享内存的访问，并把共享内存连接到当前进程的地址空间。
头文件

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

函数原型

void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg);

shmid：shmget函数成功返回的共享内存标识

*shmaddr：指定共享内存连接到当前进程中的地址位置，通常为空（为0），表示让系统来选择共享内存的地址。

shmflg：一组标志位，通常为0

返回值
调用成功时返回一个指向共享内存第一个字节的指针，调用失败返回 -1
3、shmdt函数

该函数用于将共享内存从当前进程中分离。注意，将共享内存分离并不是删除它，只是使该共享内存对当前进程不再可用。

头文件

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

函数原型

int shmdt(const void *shmaddr);

*shmaddr：shmat函数返回的地址指针

返回值
成功返回0，失败返回 -1

4、shmctl函数

用来控制共享内存

头文件

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

函数原型

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

shm_id：shmget函数返回的共享内存标识符。

command ：

IPC_STAT：把shmid_ds结构中的数据设置为共享内存的当前关联值，即用共享内存的当前关联值覆盖shmid_ds的值。
IPC_SET：如果进程有足够的权限，就把共享内存的当前关联值设置为shmid_ds结构中给出的值
IPC_RMID：删除共享内存段

*buf：buf是一个结构指针，它指向共享内存模式和访问权限的结构。

实例
write.c

#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
    int shmid; //共享内存标识符
    char *shmaddr;
    key_t key;
    key = ftok(".",1);     //获取键值
    shmid = shmget(key,1024*4,IPC_CREAT|0666); //打开或者创建共享内存
    if(shmid == -1){
        printf("shmget NO OK\n");
        exit(-1);
    ｝
    shmaddr = shmat(shmid,0,0);  //共享内存连接到当前进程的地址空间
    printf("shmat ok\n");
    strcpy(shmaddr,"hello world"); //向内存中写入数据
    sleep(5);                 //睡眠5秒，等待内存数据被读走
    shmdt(shmaddr);            //断开进程和内存的连接
    shmctl(shmid,IPC_RMID,0);  //删除共享内存段
    printf("quit\n");
    return 0;
}

read.c

#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
    int shmid;
    char *shmaddr;
    key_t key;
    key = ftok(".",1);        //获取键值
    shmid = shmget(key,1024*4,0); //打开创建的共享内存，获取内存ID，
    if(shmid == -1){
        printf("shmget no ok\n");
        exit(-1);
    }
    shmaddr = shmat(shmid,0,0); //共享内存连接到当前进程的地址空间
    printf("shmat ok\n");       //表示连接成功
    printf("data : %s",shmaddr); //将内存地址中的数据读出，打印
    shmdt(shmaddr);              //断开内存和当前进程的连接
    printf("quit\n");
    return 0;
}

点击运行write.c会等待read.c读取数据，然后关闭创建的内存


可以看到消息已经读取成功了

注：
ipcs -m：查看系统中有哪些共享内存