一、引言
之前的管道学习中，我们利用命名管道生成了两个.fifo的文件，如果用户不懂技术，以为这个文件没用就可能把它们删除了。此外，因为管道（不管是命名管道还是匿名管道）能够容纳的最大数据是有限的（65535字节），你不断的往管道里面写数据， 如果超过这个容量就可能导致管道损坏。（就像水管承载的水量是有限的，超过一定的水压就可能爆裂），所以总结起来就是管道容易被误删，管道容量有上限。那么接下来就涉及到了共享内存。
二、共享内存概述
共享内存是由IPC为一个进程创建的一个特殊的地址范围，它将出现在进程的地址空间中。 其他进程可以把同一段共享内存段“连接到”它们自己的地址空间里去。如下图所示
①上图中的共享内存它有可能是A或者B其中一个进程创建的。但是它不属于任何进程（不属于A也不属于B），属于操作系统本身。
②A、B进程都可以访问共享内存地址，就好像它们是有malloc分配的一样。
③如果A进程向这段共享内存写了数据，所做的改动会立刻被有权访问同一段共享内存的其他进程看到，如这里的B进程。
可以想象成现实当中的共享单车、共享充电宝。首先，这两者都不属于用户；其次，大家都有权利使用；最后，如果前一个用户把它用坏了，后一个用户如果碰巧也用上这个，那么它的状态就是上次弄坏的状态。 再具体点，就是如果前一个用户用的共享充电宝用了百分之三十的电量，那么后一个用户如果立马也使用的话，就只有百分之七十的电量可供使用，当然是假设这个充电宝还没有充上电的时候
所以简单来说，共享有以下三个特点：这个东西不属于你；谁都能用；后一个人使用一定能看到前一个人的操作结果
再回到共享内存这个概念，即这段内存不属于任何进程；所有进程都能使用这段内存；有一个进程对内存进行了改变，那么其他进程都能看见操作结果。
通过ipcs命令可以查看共享内存、消息队列、信号量。信号和管道都属于某一进程空间，但这三种都属于操作系统本身，进程存不存在与这三种没关系。即这三种东西是对于进程来说的独立的。进程没开，共享内存仍可以存在（如下图）。
ipcrm -m shmid 删除指定id的共享内存
ipcm -a 把所有创建出来的共享内存，信号量等全部删除（除root外）
三、共享内存函数
1、shmget函数——创建
作用：用来创建共享内存
原型：int shmget(key_t key,size_t size, int shmflg);
参数说明：
- key: 共享内存段的名字
- size: 共享内存大小
- shmflg:由九个权限标志构成（读、写、执行——0777），用法和创建文件时使用的mode模式标志是一样的，但是不需要用umask(0)
返回值：如果共享内存创建成功，返回一个非负整数，即该段共享内存的标识码（shm_id）；如果失败，则返回“－1”
注意：该函数有两层含义：如果不存在则创建；如果存在（根据key判断）则不做操作
2、shmat函数——连接
作用：共享内存段刚被创建的时候，任何进程还都不能访问它，为了建立对这个共享内存段的访问渠道，必须由我们来把它连接到自己的进程的地址空间（就像共享单车你要扫码支付完才能使用）
原型：void* shmat(int shm_id, const void *shm_addr, int shmflg);
参数说明：
- shm_id: shmget返回的共享内存标识
- shm_addr:把共享内存连接到当前进程去的时候准备放置它的那个地址
- shmflg是一组按位OR(或)在一起的标志。它的两个可能取值是SHM_RND和SHM_RDONLY
返回值：调用成功,返回一个指针，指针指向共享内存的第一个字节;如果失败，则返回“－1”(void* 则表示可以存任何类型，因为刚连接自己也不知道是什么类型)
3、shmdt函数——断开
作用：把共享内存与当前进程脱离开（就像共享单车的归还动作）
原型：int shmdt(const void *shm_addr);
参数说明：shm_addr: 由shmat返回的地址指针
返回值：操作成功，返回“0”，失败则返回“－1”
脱离共享内存并不等于删除它，只是当前进程不能再继续访问它而已
4、shmctl函数——删除
作用：共享内存的控制函数（一般用不到，因为数据可以共享就可以覆盖，没必要删除）
原型：int shmctl(int shm_id,int command,struct shmid_ds *buf);
参数说明：
- shm_id: 由shmget返回的共享内存标识码
- command:将要采取的动作（三个取值:IPC_STAT、IPC_SET、IPC_RMID）
- 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：操作成功，返回“0”，失败则返回“－1”
内存操作：
- memset 通常为新申请的内存进行初始化工作（清空——bzero函数）
- memcpy 内存拷贝，只是将数据拷贝出来，原本数据不会清空
四、示例
创建两个应用程序，一个读一个写
1、代码
#include <iostream>
#include <sys/shm.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
using namespace std;
//写端
typedef struct student
{
char stuid[10];
char name[20];
}STU;
int main()
{
void* shmaddr = NULL;
int shmid = 0;
STU stu1 = { "1001","zqw"};
//创建
shmid = shmget((key_t)1001,2048,IPC_CREAT|0777);
if (shmid == -1)
{
perror("shmget error");
}
else
{
//连接共享内存 获取到共享内存的首地址shmaddr
shmaddr = shmat(shmid,NULL,0);
//写入数据 = 内存拷贝
memcpy(shmaddr, &stu1,sizeof(STU));
/*cout <<"res_stu id" << res_stu.stuid<< endl;
cout << "res_stu name" << res_stu.name << endl;*/
//断开共享内存的连接
shmdt(shmaddr);
}
return 0;
}
//读端
typedef struct student
{
char stuid[10];
char name[20];
}STU;
int main()
{
void* shmaddr = NULL;
int shmid = 0;
STU res_stu = { 0 };
//创建
shmid = shmget((key_t)1001, 2048, IPC_CREAT | 0777);
if (shmid == -1)
{
perror("shmget error");
}
else
{
//连接共享内存 获取到共享内存的首地址
shmaddr = shmat(shmid, NULL, 0);
//读取数据 = 内存拷贝
memcpy(&res_stu, shmaddr, sizeof(STU));
cout << "读端 id = " << res_stu.stuid << endl;
cout << "读端 name = " << res_stu.name << endl;
//断开共享内存的连接
shmdt(shmaddr);
}
return 0;
}2、运行结果
- 因为在读端没有对数据进行更改、清空等操作，只是单纯的拷贝，所以共享内存的数据依然还在，读多次的结果还是一样
- 进程结束，共享内存依然还在，说明了共享内存属于操作系统直接管理而不属于进程
- 共享内存足够用就好，创建完会一直占用内存，直到你手动删除
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