共享内存

共享内存是 Unix下的多进程之间的通信方法,这种方法通常用于一个程序的多进程间通信，实际上多个程序间也可以通过共享内存来传递信息。

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。
但内部没有共享内存互斥访问机制，所以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。

声明

#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
/*
fname：指定的文件名（已经存在的文件名），一般使用当前目录，如："."
id：id是子序号。虽然是int类型，但是只使用8bits(1-255)。
在一般的UNIX实现中，是将文件的索引节点号取出，前面加上子序号得到key_t的返回值。

如:指定文件的索引节点号为65538，换算成16进制为0x010002，而你指定的ID值为38，
换算成16进制为0x26，则最后的key_t返回值为0x26010002。

查询文件索引节点号的方法是： ls -i

当删除重建文件后，索引节点号由操作系统根据当时文件系统的使用情况分配，
因此与原来不同，所以得到的索引节点号也不同。
*/

key_t ftok( const char * fname, int id );


/*
-key
	0(IPC_PRIVATE)：会建立新共享内存对象
	大于0的32位整数：视参数shmflg来确定操作。通常要求此值来源于ftok返回的IPC键值

-size
	大于0的整数：新建的共享内存大小，以字节为单位
	0：只获取共享内存时指定为0

-shmflg
	0：取共享内存标识符，若不存在则函数会报错
	IPC_CREAT：当shmflg&IPC_CREAT为真时，如果内核中不存在键值与key相等的共享内存，则新建一个共享内存；如果存在这样的共享内存，返回此共享内存的标识符
	IPC_CREAT|IPC_EXCL：如果内核中不存在键值与key相等的共享内存，则新建一个共享内存；如果存在这样的共享内存则报错
使用时需要与IPC对象存取权限（如0600）进行|运算来确定信号量集的存取权限

-函数返回值
	成功：返回共享内存的标识符
	出错：-1，错误原因存于error中

-错误代码
	EINVAL：参数size小于SHMMIN或大于SHMMAX
	EEXIST：预建立key所指的共享内存，但已经存在
	EIDRM：参数key所指的共享内存已经删除
	ENOSPC：超过了系统允许建立的共享内存的最大值(SHMALL)
	ENOENT：参数key所指的共享内存不存在，而参数shmflg未设IPC_CREAT位
	EACCES：没有权限
	ENOMEM：核心内存不足
*/
int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);

/*
shmid：共享内存标识符

cmd
IPC_STAT：得到共享内存的状态，把共享内存的shmid_ds结构复制到buf中
IPC_SET：改变共享内存的状态，把buf所指的shmid_ds结构中的uid、gid、mode复制到共享内存的shmid_ds结构内
IPC_RMID：删除这片共享内存

buf：共享内存管理结构体。具体说明参见共享内存内核结构定义部分

函数返回值
成功：0
出错：-1，错误原因存于error中

错误代码
EACCESS：参数cmd为IPC_STAT，确无权限读取该共享内存
EFAULT：参数buf指向无效的内存地址
EIDRM：标识符为shmid的共享内存已被删除
EINVAL：无效的参数cmd或shmid
EPERM：参数cmd为IPC_SET或IPC_RMID，却无足够的权限执行
*/
int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf)

例子：

写端：

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <stdlib.h>

int main(int argc, const char * argv[]) {
    
    //生成一个key
    key_t key = ftok("./", 88);
    
    //创建共享内存，返回一个id
    //数字 4 、2 和 1表示读、写、执行权限
    //用户、所属组、其他组都有读写权限
    int shmid = shmget(key, 8, IPC_CREAT|0666);
    // IPC_CREAT: Create entry if key does not exist
    
    if (shmid == -1) {
        perror("shmget failed");
        //exit(0) 表示程序正常退出,exit⑴/exit(-1）表示程序异常退出。
        exit(1);
    }
    
    //映射共享内存，得到虚拟地址
    //shmaddr:指定共享内存出现在进程内存地址的什么位置，直接指定为NULL让内核自己决定一个合适的地址位置
    //shmflg: SHM_RDONLY：为只读模式，其他为读写模式
    void *p = shmat(shmid, NULL, 0);
    if (p == (void *)-1) {
        perror("shmat failed");
        exit(2);
    }
    
    //写共享内存
    int *pp = p;
    *pp = 0x123456;
    *(pp + 1) = 0xffffff;
    
    //解除映射
    if (shmdt(p) == -1) {
        printf("shmdt failed");
        exit(3);
    }
    
    printf("解除映射成功，点击回车销毁共享内存\n");
    getchar();
    
    //IPC_RMID：删除这片共享内存
    if (shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL)) {
        perror("shmctl failed");
        exit(4);
    }
    
    return 0;
}

读端：

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <stdlib.h>

int main() {
    
    //生成key
    key_t key = ftok("./", 88);
    
    //获取共享内存，返回id
    //0：只获取共享内存时指定为0
    //shmflg0：取共享内存标识符，若不存在则函数会报错
    int shmid = shmget(key, 0, 0);
    if (shmid == -1) {
        perror("shmget failed");
        exit(1);
    }
    
    //映射共享内存，得到虚拟地址
    void *p = shmat(shmid, 0, 0);
    if (p == (void *)-1) {
        perror("shmat failed");
        exit(2);
    }
    
    //读取共享内存
    int data1 = *(int *)p;
    int data2 = *((int *)p + 1);
    
    printf("从共享内存中读取了，%x 和 %x\n", data1, data2);
    
    //解除映射
    if(shmdt(p) == -1) {
        perror("shmdt failed");
        exit(3);
    }
    
    
    return 0;
}