一，什么是共享内存

共享内存（Shared Memory），指两个或多个进程共享一个给定的存储区。进程可以将同一段共享内存连接到它们自己的地址空间中，所有进程都可以访问共享内存中的地址，就好像它们是由用C语言函数malloc分配的内存一样。而如果某个进程向共享内存写入数据，所做的改动将立即影响到可以访问同一段共享内存的任何其他进程。

个人理解：在物理内存上有一块空间，不同的进程通过页表将其映射到自己的虚拟地址空间，返回一个地址，通过这个地址可以访问到那一块内存空间，此内存空间为共享内存；

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二，原理

下图中红线表示不同进程将自己的地址空间映射到不同物理内存中，各自进行自己的任务，不同进程之间独立工作

不同进程通过共享内存进行通信：

在物理内存上开辟一块空间，称为共享内存；不同进程将这块共享内存连接到自己的地址空间；不同进程以各自地址空间的虚拟地址通过页表找到共享内存，通过向共享内存中写数据和读数据实现进程间通信。

三，共享内存的特点

以传送数据为目的，所有进程间通信中速度最快的一种方式（例：进程一向共享内存传送数据，进程二能够立马看见传送的数据，少了若干次拷贝），共享内存生命周期随内核，共享没有自带同步或互斥，由用户来维护共享内存
信号量+共享内存通常结合在一起使用，信号量用来同步对共享内存的访问。

四， 共享内存的操作

共享内存的创建：

#include <sys/ipc.h> #include <sys/shm.h> //如果共享内存不存在，创建共享内存，如果存在就打开共享内存 int shmget ( key_t key , size_t size , int shmflg ); //返回值：成功返回共享内存的标识符，失败返回-1

参数：共享内存的关键字key

共享内存的标识符，获取方法和消息队列 key的方法一致，也可认为key就是共享内存的名字

参数：共享内存的大小size：

由你自己指定，一般指定为4k的倍数（内存4k为一页）

参数：共享内存的访问权限shmflg

共享内存的权限，它与文件的访问权限一样
IPC_CREAT:创建新的共享内存。
IPC_EXCL:与IPC_CREAT一同使用，表示如果要创建的共享内存已经存在，则返回错误。 IPC_NOWAIT:读写共享内存要求无法满足时，不阻塞
0：如果是打开文件，即文件已存在，写0

共享内存的查看

命令： ipcs -m

共享内存的挂载

#include <sys/types.h> #include <sys/shm.h> //将共享内存链接到进程地址空间 void * shmat ( int shmid , const void * shmaddr , int shmflg ); //返回值：失败返回NULL,成功返回一个指针，为地址空间的虚拟地址，并且连接数加1（nattch）

参数：共享内存的标识符shmid

shmget的返回值

参数：指定连接进程地址空间的地址shmaddr

共享存储段连接到调用进程的哪个地址上与addr参数以及在flag中是否指定SHM_RND位有关
如果addr为0，则此段连接到由内核选择的第一个可用地址上。这是推荐的使用方式。
如果addr非0，并且没有指定SHM_RND，则此段连接到addr所指定的地址上。
如果addr非0,并且指定了SHM_ RND，则此段连接到（shmaddr -（shmaddr % SHMLBA））所表示的地址上。SHM_RND命令的意思是取整。SHMLBA的意思是低边界地址倍数，它总是2的乘方。该算式是将地址向下取最近1个SHMLBA的倍数。
注：除非只计划在一种硬件上运行应用程序（这在当今是不大可能的），否则不应指定共享段所连接到的地址。所以一般应指定addr为0，以便由内核选择地址

参数：共享内存的权限shmflg

shmflg = SHM_RDONLY，表示连接操作作用来只读共享内存

共享内存的卸载

#include <sys/types.h> #include <sys/shm.h> //将共享内存与当前连接进程脱离 int shmdt ( const void * shmaddr ) //返回值：成功返回0,失败返回-1 //参数：由shmat返回的指针 //注意：将共享内存与进程脱离不等于删除共享内存

共享内存的控制

#include <sys/ipc.h> #include <sys/shm.h> //shmctl系统调用对shmid标识的共享内存执行cmd操作 //返回值：成功返回0，失败返回-1 int shmctl ( int shmid , int cmd , struct shmid_ds * buf );

参数：共享内存的表示符shmid

shmget的返回值

参数：将要采取的操作cmd

选项 说明
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

参数：保存共享内存的模式状态和访问权限的数据结构buf

共享内存的一些属性，填NULL

服务端客户端实例

comm.h

#ifndef __COMM_H__ #define __COMM_H__ #include <stdio.h> #include <sys/ipc.h> #include <sys/shm.h> #define PATHNAME "." #define PROJ_ID 0x6666 int createShm ( int size ); //创建共享内存 int getShm ( int size ); //获取共享内存 int destoryShm ( int shmid ); //销毁共享内存 #endif

comm.c

#include "comm.h" static int commShm ( int size , int flags ) //创建共享内存 { key_t key = ftok ( PATHNAME , PROJ_ID ); if ( key < 0 ){ perror ( "ftok" ); return - 1 ; } int shmid = shmget ( key , size , flags ); if ( shmid < 0 ){ perror ( "shmget" ); return - 2 ; } return shmid ; } int createShm ( int size ) { return commShm ( size , IPC_CREAT | IPC_EXCL ); } int getShm ( int size ) //获取共享内存 { return commShm ( size , IPC_CREAT ); } int destoryShm ( int shmid ) //销毁共享内存 { if ( shmctl ( shmid , IPC_RMID , NULL ) < 0 ){ perror ( "shmctl" ); return - 3 ; } }

server.c

#include "comm.h" int main () { int shmid = createShm ( 4096 ); //创建共享内存 char * addr = ( char * ) shmat ( shmid , NULL , 0 ); //将共享内存进行挂接 int i = 0 ; while ( i ++ < 26 ){ printf ( "client：%s \n " , addr ); sleep ( 1 ); } shmdt ( addr ); //取挂接 sleep ( 1 ); destoryShm ( shmid ); return 0 ; }

client.c

#include "comm.h" int main () { int shmid = getShm ( 0 ); //创建共享内存 char * addr = ( char * ) shmat ( shmid , NULL , 0 ); //将共享内存进行挂接 int i = 0 ; while ( i < 26 ){ addr [ i ] = 'A' ; i ++ ; addr [ i ] = 0 ; sleep ( 1 ); } shmdt ( addr ); //取挂接 return 0 ; }

Makefile

. PHONY : all all : server client server : server . c comm . c gcc - o $@ $ ^ client : client . c comm . c gcc - o $@ $ ^ . PHONY : clean clean : rm - f server client

效果：

五，总结

共享内存的优缺点

1、优点：我们可以看到使用共享内存进行进程间的通信真的是非常方便，而且函数的接口也简单，数据的共享还使进程间的数据不用传送，而是直接访问内存，也加快了程序的效率。同时，它也不像匿名管道那样要求通信的进程有一定的父子关系。

2、缺点：共享内存没有提供同步的机制，这使得我们在使用共享内存进行进程间通信时，往往要借助其他的手段来进行进程间的同步工作。