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一：共享内存
1.1定义
内核管理一片物理内存，允许不同的进程同时映射（访问），多个进程可以映射同一块内存。被多个进程同时映射的物理内存：即共享内存。（允许多进 程同步访问给定的储存区域）。
映射物理内存-》挂接 ； 用完之后解除映射-》脱接。
1.2优缺点
1.2.1 优点
因为数据不需要在客户进程和服务器进程之间复制，所以这是一种最快的IPC。
1.2.2缺点
内核没有提供对共享内存的互斥访问。（信号量，互斥量等）
1.3共享内存结构维护
内核为每个共享内存都维护相关信息：
//共享内存的维护信息
struct shmid_ds{
struct ipc_perm shm_perm; //权限控制
size_t shm_segsz; //size of segement in bytes 字节数
pid_t shm_lpid; //pid of last shomp() 最后执行shomp()的进程ID
pid_t shm_cpid; //创建该共享内存的ID
shmatt_t shm_nattch; //number of current attaches,现有连接数
time_t shm_time; //最后被连接时间
time_t shm_dtime; //最后删除连接的时间
time_t shm_ctime; //最后修改时间
.
.
} 1.4共享内存的通信原理
Linux，中每个进程都有自己的PCB（进程控制块）和Addr Space（地址空间），该虚拟地址空间通过多级页表（这里以一级页表为例）和物理地址空间进行映射，通过内存管理单元（MMU）进行管理。两个不同的虚拟地址通过页表映射到物理空间的同一区域，它们所指向的这个块区域即：共享内存。
对于一个共享内存，实现采用的是引用计数的原理，当进程脱接共享储存区后，计数器减一；挂接则加一，直至计数器变为0，该共享内存才被删除。当进程终止的时间，它所附加的共享储存区都会自动脱离。
这里还可以解决一个问题：为什么共享内存速度最快?
上图中：Proc A进程在给共享区域写数据，Proc B 进程从其中读取数据，再次其中一共发生了两次数据的复制：
（1）：Prco A 到共享内存 （2） ： 共享内存到 Prec B
因为直接在内存上操作，所以共享内存的速度也就提高了。
二：相关函数接口
2.1 Linux命令
2.1.1查看系统中的共享储存段
ipcs -m2.1.2删除系统中的共享储存段
ipcrm -m [shmid]2.2 函数
2.2.1shmget()创建共享内存函数
| 函数头文件 函数原型： |
#include<sys/shm.h> int shmget ( key_t key , size_t size , int flag ); |
| 函数参数： | 1. key:将key变换成一个标识符 2.size_t：创建：共享存储段的长度，字节为单位。引用：设置为0 3.flag ： 控制位。 |
| 函数功能： | 若key不存在，创建一个；否则获取。 成功返回 共享储存的ID，失败返回-1； |
2.2.2shmctl()销毁等 函数
| 函数原型： | int shmctl ( int shmid , int cmd , struct shmid_ds *buf); |
| 函数参数： | 1.shmid：指定共享内存 2.cmd ：在shmid上执行某些命令：IPC_STAT IPC_SET IPC_RMID SHM_LOCK PID_UNLOCK |
| 函数功能： | 函数对共享存储段执行多种操作。 成功返回0，失败返回-1. |
2.2.3shmat（）脱接共享内存函数
| 函数原型： | void* shmat ( int shmid , const void *addr , int flag ); | ||||||
| 函数参数： | addr:指定共享储存段连接到调用进程的哪个地址上。
|
||||||
| 函数功能： | 一旦创建了一个共享储存段，进程就可以调用shmat将其连接到它的地址空间中 |
2.2.4shmdt()去关联共享内存函数
| 函数原型和返回值： | int shmdt ( const void *shmaddr ); 成功返回0，并将shmid_ds结构体中的shm_nattch计数器减一；出错返回-1。 |
| 参数： | 连接以后返回的地址 |
| 功能： | 当一个进程不需要共享内存的时间，就需要 去关联。该函数并不删除所指定的共享存储区，而是将之前用shmat函数连接好的共享内存区 脱离目前进程。 |
三：代码测试
sem：链接https://blog.csdn.net/genzld/article/details/83095577
3.1shma.c文件
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<string.h>
#include<assert.h>
#include <sys/shm.h> // shm ==> shared memory
#include "./sem.h"
int main()
{
int shmid = shmget((key_t)1234, 512, 0666 | IPC_CREAT);//指定共享内存空间的大小
assert(shmid != -1);
char *ptra = (char *)shmat(shmid, NULL, 0);//推荐给NULL，使得系统自动选取虚拟地址
//ptra指向的是内核对象的空间
assert(ptra != (char*)-1);
int semid = sem_init(123);//初始化一个信号量，
while(1)
{
//sem_p(semid, 0);
printf("please input: ");
fflush(stdout);
memset(ptra, 0, 512);//内核对象中的内容全部清空为0
fgets(ptra, 128, stdin);//往共享内存中存取信息
ptra[strlen(ptra) - 1] = 0;//回车替换
if(strcmp(ptra, "end") == 0)
{
break;
}
// sem_v(semid, 0);
}
shmdt(ptra);//shmdt(void* addr)//给shmat的返回值，将虚拟地址和内存空间断开
}
3.2shmb.c文件
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<string.h>
#include<assert.h>
#include <sys/shm.h> // shm ==> shared memory
#include "./sem.h"
int main()
{
int shmid = shmget((key_t)1234, 512, 0666 | IPC_CREAT);
assert(shmid != -1);
char *ptrb = (char *)shmat(shmid, NULL, 0);//自动查找
assert(ptrb != (char*)-1);
int semid = sem_init(123);
while(1)
{
//sem_p(semid, 0);
if(strcmp(ptrb, "end") == 0)
{
break;
}
int i = 0;
for(; i < strlen(ptrb); ++i)//读取ptrb中的内容
{
printf("%c\n", ptrb[i]);
sleep(1);
}
//sem_v(semid, 0);
}
shmdt(ptrb);
}