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? 本篇文章接著上篇文章通信 | 管道通信（匿名管道 & 命名管道）進(jìn)行講解。本篇文章的中點(diǎn)內(nèi)容是共享內(nèi)存。

文章目錄

?一、初識(shí)與創(chuàng)建共享內(nèi)存

1、1 什么是共享內(nèi)存

1、2 共享內(nèi)存函數(shù)

1、2、1 創(chuàng)建共享內(nèi)存 shmget

1、2、2 ftok 生成 key

1、2、3 獲取共享內(nèi)存 shmget

1、3 demo 代碼

二、對(duì)共享內(nèi)存進(jìn)行相關(guān)操作?

2、1 查看/刪除 共享內(nèi)存資源

2、2?共享內(nèi)存掛接和訪問

2、2、1 共享內(nèi)存的掛接 shmat（）

2、2、2 共享內(nèi)存的訪問

2、3 刪除共享內(nèi)存 shmctl?

三、完整共享內(nèi)存通信 demo 代碼

3、1 Log.hpp 日志

3、2 comm.hpp

3、3 shmClient.cpp

3、4 shmServer.cpp

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???♂??作者：@Ggggggtm????♂?

???專欄：Linux從入門到精通? ??

???標(biāo)題：共享內(nèi)存 ??

????寄語：與其忙著訴苦，不如低頭趕路，奮路前行，終將遇到一番好風(fēng)景???

?一、初識(shí)與創(chuàng)建共享內(nèi)存

1、1 什么是共享內(nèi)存

? 我們?cè)谥皩W(xué)管道通信時(shí)，是怎么實(shí)現(xiàn)通信的呢？匿名管道通信的方式是子進(jìn)程繼承父進(jìn)程的內(nèi)核數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，使得父子進(jìn)程能夠看到同一塊空間。命名管道通信是讓不同進(jìn)程打開同一份文件。我們發(fā)現(xiàn)通信的前提就是讓不同的進(jìn)程看到同一份“資源”。當(dāng)然，共享內(nèi)存也不例外。

? ?每個(gè)進(jìn)程都有自己獨(dú)立的地址空間，所以它們彼此之間不能直接訪問對(duì)方的內(nèi)存。而共享內(nèi)存則提供了一種特殊的內(nèi)存區(qū)域，允許多個(gè)進(jìn)程可以同時(shí)訪問和操作同一塊內(nèi)存。具體如下圖：

? 這里再次解釋一下上圖。我們創(chuàng)建共享內(nèi)存的過程：一個(gè)進(jìn)程在內(nèi)核空間申請(qǐng)一個(gè)共享內(nèi)存對(duì)象，讓后通過頁表建立與物理內(nèi)存的映射。讓后另一個(gè)進(jìn)程通過特殊的方法和算法來找到該共享內(nèi)存并且與其建立映射。下面我們會(huì)對(duì)上述過程進(jìn)行詳細(xì)解釋。?

1、2 共享內(nèi)存函數(shù)

1、2、1 創(chuàng)建共享內(nèi)存 shmget

? shmget函數(shù)用于創(chuàng)建一個(gè)新的共享內(nèi)存段，或者獲取現(xiàn)有的共享內(nèi)存段的標(biāo)識(shí)符。

函數(shù)原型為：

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

參數(shù)說明：

• key：用于標(biāo)識(shí)共享內(nèi)存段的鍵值?？梢?strong>使用ftok函數(shù)生成。
• size：指定共享內(nèi)存段的大小，以字節(jié)為單位。
• shmflg：用于指定共享內(nèi)存段的訪問權(quán)限和標(biāo)志位，可以使用IPC_CREAT、IPC_EXCL等宏進(jìn)行設(shè)置。

返回值：

• 如果成功，返回共享內(nèi)存段的標(biāo)識(shí)符（即共享內(nèi)存ID）。
• 如果失敗，返回-1，并設(shè)置errno。

? 更加詳細(xì)的如下圖：

? 我們?cè)谶@里具體解釋一下第三個(gè)參數(shù) shmflg。這個(gè)參數(shù)是可以有多個(gè)選擇的。底層是利用了位圖的思想。主要是IPC_CREAT和IPC_EXCL兩個(gè)選項(xiàng)。

? IPC_CREAT和IPC_EXCL是在shmget函數(shù)中使用的標(biāo)志位，用于指定共享內(nèi)存段的訪問權(quán)限和標(biāo)志。它們?cè)趕hmget函數(shù)的第三個(gè)參數(shù)shmflg中使用。

• IPC_CREAT：該標(biāo)志用于創(chuàng)建一個(gè)新的共享內(nèi)存段。如果指定的key對(duì)應(yīng)的共享內(nèi)存段不存在，則創(chuàng)建一個(gè)新的共享內(nèi)存段。如果共享內(nèi)存段已經(jīng)存在，則返回該共享內(nèi)存段的標(biāo)識(shí)符（即共享內(nèi)存ID）。

• IPC_EXCL：該標(biāo)志與IPC_CREAT一起使用，在創(chuàng)建共享內(nèi)存段時(shí)起作用。如果指定的key對(duì)應(yīng)的共享內(nèi)存段已經(jīng)存在，則shmget函數(shù)會(huì)失敗，并返回-1，并且置errno為EEXIST（資源已存在）。

? ?我們接下來再看一下 shmget 的具體使用例子。

int shmid = shmget(key, size, IPC_CREAT | permission_flags);

? 上述代碼中，IPC_CREAT標(biāo)志位用于創(chuàng)建共享內(nèi)存段。如果指定的key對(duì)應(yīng)的共享內(nèi)存段已經(jīng)存在，那么shmget函數(shù)會(huì)返回該共享內(nèi)存段的標(biāo)識(shí)符；如果共享內(nèi)存段不存在，則會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的共享內(nèi)存段，并返回新創(chuàng)建的共享內(nèi)存段的標(biāo)識(shí)符。

1、2、2 ftok 生成 key

??在函數(shù)shmget中，key值是用于標(biāo)識(shí)或檢索共享內(nèi)存段的關(guān)鍵值。它在創(chuàng)建或訪問共享內(nèi)存時(shí)起到重要作用。具體來說，key值用于以下兩個(gè)目的：

• 當(dāng)多個(gè)進(jìn)程需要訪問同一個(gè)共享內(nèi)存段時(shí)，它們可以使用相同的key值來標(biāo)識(shí)這個(gè)共享內(nèi)存段。
• 如果一個(gè)共享內(nèi)存段已經(jīng)存在，并且其他進(jìn)程想要訪問它，那么只需要提供相同的key值即可找到該共享內(nèi)存段。

? 那在使用 shmget 函數(shù)之前，我們應(yīng)該使用 ftok 函數(shù)生成key值，來表示這個(gè)共享內(nèi)存段。由于是標(biāo)示共享空間，所以應(yīng)該確定唯一性。至于key的值是多少并不關(guān)鍵。那我們看一下ftok 函數(shù)的用法。具體如下：

參數(shù)說明：

• pathname：一個(gè)包含一個(gè)現(xiàn)有文件的路徑名，用于生成k值。最好是有權(quán)訪問這個(gè)文件。
• proj_id：不同的proj_id可以被用作區(qū)分不同類型的通信方式或不同的ipc資源，來生成不同的k值。其實(shí)就是一個(gè)任意整型值。

? 我們?cè)倏匆幌缕渚唧w的例子：

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

int main()
{
    key_t key;
    char *path = "./example.txt";
    int proj_id = 0x66;

    // 使用ftok函數(shù)生成k值
    key = ftok(path, proj_id);

    printf("Generated key: %d\n", key);

    return 0;
}

? 另一個(gè)進(jìn)程也可以用相同的方法生成相同的key值。ftok函數(shù)根據(jù)給定的路徑名和proj_id生成k值。當(dāng)路徑名和proj_id相同時(shí)，生成的k值也相同。這是因?yàn)閒tok函數(shù)內(nèi)部使用了哈希運(yùn)算，將路徑名和proj_id轉(zhuǎn)化為一個(gè)唯一的整數(shù)。盡管可能存在哈希沖突（即不同的路徑名和proj_id生成相同的k值），但概率非常低。通常情況下，不同的進(jìn)程可以使用相同的路徑名和proj_id生成相同的k值是非常罕見的。即使出現(xiàn)相同的k值，由于進(jìn)程間通信中還有其他參數(shù)的限制（如消息隊(duì)列標(biāo)識(shí)、共享內(nèi)存標(biāo)識(shí)等），不同進(jìn)程之間的IPC通信仍然可以正常進(jìn)行。??

? 生成 key 值后，我們就可以用key值創(chuàng)建共享內(nèi)存，或者來獲取共享內(nèi)存。下面我們看一下獲取使用key值來獲取共享內(nèi)存的方法。

1、2、3 獲取共享內(nèi)存 shmget

? shmget 函數(shù)還可用來獲取共享內(nèi)存。當(dāng)生成的key值已經(jīng)有對(duì)應(yīng)的共享內(nèi)存時(shí)，shmget 函數(shù)就會(huì)返回這段共享內(nèi)存的標(biāo)識(shí)碼。我么不只需要將第三個(gè)參數(shù)修改為0，就是來獲取對(duì)應(yīng)key值的共享內(nèi)存。

1、3 demo 代碼

? 我們接下來寫一段代碼測(cè)試和總結(jié)一下我們上面所學(xué)到的函數(shù)。下面為實(shí)例：

// Log.hpp
#include <iostream>
#include <ctime>

#define Debug   0
#define Notice  1
#define Warning 2
#define Error   3


const std::string msg[] = {
    "Debug",
    "Notice",
    "Warning",
    "Error"
};

std::ostream &Log(std::string message, int level)
{
    std::cout << " | " << (unsigned)time(nullptr) << " | " << msg[level] << " | " << message;
    return std::cout;
}


// comm.hpp
#pragma once

#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <cassert>
#include <cstring>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include "Log.hpp"

using namespace std; 

#define PATH_NAME "/home/gtm"
#define PROJ_ID 0x66
#define SHM_SIZE 4096 //共享內(nèi)存的大小，最好是頁(PAGE: 4096)的整數(shù)倍

#define FIFO_NAME "./fifo"


// shmClient.cc
#include"comm.hpp"

int main()
{
    Log("child pid is : ", Debug) << getpid() << endl;
    key_t k = ftok(PATH_NAME, PROJ_ID);
    if (k < 0)
    {
        Log("create key failed", Error) << " client key : " << k << endl;
        exit(1);
    }
    Log("create key done", Debug) << " client key : " << k << endl;

    // 獲取共享內(nèi)存
    int shmid = shmget(k, SHM_SIZE, 0);
    if(shmid < 0)
    {
        Log("create shm failed", Error) << " client key : " << k << endl;
        exit(2);
    }
    Log("create shm success", Error) << " client shmid : " << shmid << endl;


    return 0;
}


// shmServer.cc
#include "comm.hpp"

string TransToHex(key_t k)
{
    char buffer[32];
    snprintf(buffer, sizeof buffer, "0x%x", k);
    return buffer;
}

int main()
{
    // 我們之前為了通信，所做的所有的工作，屬于什么工作呢：讓不同的進(jìn)程看到了同一份資源(內(nèi)存)
    // 1. 創(chuàng)建公共的Key值
    key_t k = ftok(PATH_NAME, PROJ_ID);
    assert(k != -1);

    Log("create key done", Debug) << " server key : " << TransToHex(k) << endl;

    // 2. 創(chuàng)建共享內(nèi)存 -- 建議要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)全新的共享內(nèi)存 -- 通信的發(fā)起者
    int shmid = shmget(k, SHM_SIZE, IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0666); //
    if (shmid == -1)
    {
        perror("shmget");
        exit(1);
    }
    Log("create shm done", Debug) << " shmid : " << shmid << endl;
    
    return 0;
}

? shmServer.cc文件中的代碼是服務(wù)端代碼。首先調(diào)用ftok函數(shù)生成一個(gè)唯一的鍵值，并將其轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制字符串表示。然后使用shmget函數(shù)創(chuàng)建一個(gè)共享內(nèi)存段，創(chuàng)建時(shí)指定了IPC_CREAT標(biāo)志，用于新建共享內(nèi)存段。如果創(chuàng)建成功，返回一個(gè)共享內(nèi)存標(biāo)識(shí)符shmid。

? shmClient.cc文件中的代碼是客戶端代碼。首先也是調(diào)用ftok函數(shù)生成一個(gè)唯一的鍵值。然后通過shmget函數(shù)打開已存在的共享內(nèi)存段，打開時(shí)不需要指定IPC_CREAT標(biāo)志，而是提供即將打開的共享內(nèi)存段的鍵值和大小。如果打開成功，返回一個(gè)共享內(nèi)存標(biāo)識(shí)符shmid。

? Log.hpp文件定義了一個(gè)宏和一個(gè)Log函數(shù)。宏定義了四個(gè)日志級(jí)別，分別對(duì)應(yīng)Debug、Notice、Warning和Error四個(gè)字符串。Log函數(shù)負(fù)責(zé)輸出日志信息，接受一個(gè)字符串信息和一個(gè)日志級(jí)別參數(shù)。Log函數(shù)將時(shí)間戳、日志級(jí)別和消息內(nèi)容輸出到標(biāo)準(zhǔn)輸出流中。

? 上述代碼就是完成了創(chuàng)建共享內(nèi)存的功能，并且在其中打印了一些日志信息。我們不妨來看一下運(yùn)行結(jié)果。具體如下圖：

? 我們發(fā)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的shmid是相同的，說明Server和Client確實(shí)獲得了相同的共享內(nèi)存塊。他們所生成的key值相同嗎？其實(shí)是相同的，如下圖：

二、對(duì)共享內(nèi)存進(jìn)行相關(guān)操作?

2、1 查看/刪除 共享內(nèi)存資源

? 當(dāng)我們?cè)俅芜\(yùn)行時(shí)，就會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤。具體如下圖：

? 為什么呢？原因是我們剛剛創(chuàng)建的共享內(nèi)存依然存在。當(dāng)進(jìn)程結(jié)束時(shí)，共享內(nèi)存并不會(huì)自動(dòng)釋放。為什么呢？我們可以認(rèn)為共享內(nèi)存是屬于操作系統(tǒng)。所以共享內(nèi)存的生命周期隨操作系統(tǒng)！這時(shí)我們可以手動(dòng)關(guān)閉共享內(nèi)存。在關(guān)閉前首先要查看共享內(nèi)存，指令：ipcs -m。具體如下圖：

? 當(dāng)然，查到共享內(nèi)存后，可以用指令進(jìn)行刪除。那么問題來了，使用key值刪除呢？還是用shmid 進(jìn)行刪除呢？我們這里需要注意：共享內(nèi)存中的shmid和key值是兩個(gè)不同的概念。

1. shmid（Shared Memory ID）是共享內(nèi)存的標(biāo)識(shí)符，由操作系統(tǒng)分配，并作為一個(gè)非負(fù)整數(shù)對(duì)共享內(nèi)存進(jìn)行引用。在使用共享內(nèi)存時(shí)，我們需要通過shmid來進(jìn)行操作，如創(chuàng)建、附加、訪問和刪除等。shmid可以看作是內(nèi)核用于標(biāo)識(shí)某個(gè)特定共享內(nèi)存段的一個(gè)唯一值。

2. key值是用戶定義的一個(gè)標(biāo)識(shí)符，通常是一個(gè)整數(shù)值。在創(chuàng)建共享內(nèi)存時(shí)，我們可以使用ftok函數(shù)生成一個(gè)key值，以便其他進(jìn)程可以通過這個(gè)key值來獲取相同的共享內(nèi)存區(qū)域。key值是用于標(biāo)識(shí)共享內(nèi)存的用戶級(jí)別的標(biāo)識(shí)符，不同于shmid，其值不受內(nèi)核控制。

? 所以刪除共享內(nèi)存，我們使用的shmid。具體指令：ipcrm -m shmid。如下圖：

? 當(dāng)我們刪除共享內(nèi)存后，再次進(jìn)行查找發(fā)現(xiàn)就沒有了，且程序能夠正常運(yùn)行。

2、2?共享內(nèi)存掛接和訪問

2、2、1 共享內(nèi)存的掛接 shmat（）

??在調(diào)用shmget()函數(shù)時(shí)，內(nèi)核會(huì)在內(nèi)部維護(hù)一個(gè)共享內(nèi)存表格，其中包含了共享內(nèi)存的相關(guān)信息，包括共享內(nèi)存的大小、權(quán)限等。當(dāng)調(diào)用成功后，將返回一個(gè)唯一的共享內(nèi)存標(biāo)識(shí)符，該標(biāo)識(shí)符可以用于后續(xù)的共享內(nèi)存操作。

? 那么正常來說，我們?cè)L問共享內(nèi)存是需要通過系統(tǒng)調(diào)用的。但是我們這里可以將內(nèi)核級(jí)別的共享內(nèi)存掛接到進(jìn)程的地址空間。然后用戶就可以直接進(jìn)行訪問。

? 進(jìn)程可以使用系統(tǒng)提供的函數(shù)（如shmat()）將自己的地址空間映射到共享內(nèi)存。也可以理解為shmat()函數(shù)將共享內(nèi)存附加到進(jìn)程的虛擬地址空間中，使得進(jìn)程可以訪問該共享內(nèi)存所指向的物理內(nèi)存區(qū)域。具體用法如下：

? 參數(shù)說明：

• shm_id：共享內(nèi)存標(biāo)識(shí)符，通過調(diào)用 shmget 獲取。
• shm_addr：內(nèi)存段的地址，通常傳入?NULL，表示由系統(tǒng)自動(dòng)選擇一個(gè)適合的地址。
• shmflg：控制共享內(nèi)存段的附加方式和權(quán)限，可以使用 IPC_CREAT 標(biāo)志創(chuàng)建新的共享內(nèi)存段。通常傳入0。

? 返回值：

• 如果成功，返回指向共享內(nèi)存段第一個(gè)字節(jié)的指針；
• 如果失敗，返回?void *?類型的錯(cuò)誤值?-1。

? 其實(shí)我們看完其使用方法后，有沒有發(fā)現(xiàn)與 malloc 很相似。malloc 申請(qǐng)空間成功后，會(huì)返回所申請(qǐng)空間的起始地址。否則就會(huì)返回NULL。shmat 與其確實(shí)有些相似。我們可結(jié)合如下例子一起理解：

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

int main() {
    int shm_id;
    key_t key;
    int *shared_memory;

    // 獲取共享內(nèi)存標(biāo)識(shí)符
    key = ftok("。/file", 0x66);
    shm_id = shmget(key, sizeof(int), IPC_CREAT | 0666);
    
    // 將共享內(nèi)存段附加到進(jìn)程的地址空間中
    shared_memory = shmat(shm_id, NULL, 0);
    
    // 訪問共享內(nèi)存
    printf("共享內(nèi)存中的值為：%d\n", *shared_memory);
    
    // 分離共享內(nèi)存段
    shmdt(shared_memory);
    
    return 0;
}

? 我們也看到了最后是有一個(gè)去關(guān)聯(lián)的 shmdt 函數(shù)。參數(shù)就是我們所獲取的共享內(nèi)存的起始地址，這里就不再過多解釋此函數(shù)。

? 這里有會(huì)有一個(gè)問題：將內(nèi)核級(jí)別的共享內(nèi)存掛接到進(jìn)程地址空間的哪里了呢？我們看如下圖：

? ?我們之前學(xué)進(jìn)程地址空間時(shí)，知道堆和棧的中間有大量的鏤空，而這段位置就是內(nèi)核級(jí)別的共享內(nèi)存所掛接到的位置！

2、2、2 共享內(nèi)存的訪問

? 到這里，我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了共享內(nèi)存的大部分內(nèi)容。只差對(duì)共享內(nèi)存的訪問了。當(dāng)我們對(duì)共享內(nèi)存進(jìn)行掛接后，?就可以得到共享內(nèi)存掛接后的起始地址。我們用戶可以對(duì)其進(jìn)行直接訪問（寫入/讀?。?。我們給出如下偽代碼：

    // shmServer.cpp
    char *shmaddr = (char *)shmat(shmid, nullptr, 0);
    Log("attach shm done", Debug) << " shmid : " << shmid << endl;

    for(;;)
    {
        printf("%s\n", shmaddr);
        if(strcmp(shmaddr, "quit") == 0) break;
        sleep(1);
    }

    // shmClient.cpp  
    // 掛接并獲得共享內(nèi)存起始地址
    char *shmaddr = (char *)shmat(shmid, nullptr, 0);
    if(shmaddr == nullptr)
    {
        Log("attach shm failed", Error) << " client key : " << k << endl;
        exit(3);
    }

    char a = 'a';
    for(; a <= 'c'; a++)
    {
        // 我們是每一次都向shmaddr[共享內(nèi)存的起始地址]寫入
        snprintf(shmaddr, SHM_SIZE - 1,\
            "hello server, 我是其他進(jìn)程,我的pid: %d, inc: %c\n",\
            getpid(), a);
        sleep(3);
    }

? 對(duì)上述代碼是一個(gè)使用共享內(nèi)存進(jìn)行進(jìn)程間通信的偽代碼。下面對(duì)代碼進(jìn)行詳解：

1. 首先，在服務(wù)端（shmServer.cpp）中，通過shmat函數(shù)將共享內(nèi)存連接到當(dāng)前進(jìn)程的地址空間。shmat函數(shù)的第一個(gè)參數(shù)是共享內(nèi)存的標(biāo)識(shí)符shmid，第二個(gè)參數(shù)為NULL表示讓系統(tǒng)自動(dòng)選擇合適的地址分配給共享內(nèi)存，第三個(gè)參數(shù)為0表示以默認(rèn)權(quán)限進(jìn)行操作。連接完成后，返回共享內(nèi)存的起始地址，并賦值給shmaddr指針。

2. 在服務(wù)器端的for循環(huán)中，通過printf函數(shù)將shmaddr指向的共享內(nèi)存內(nèi)容輸出到標(biāo)準(zhǔn)輸出（讀取）。然后通過strcmp函數(shù)判斷共享內(nèi)存中的內(nèi)容是否為"quit"，如果是，則跳出循環(huán)，結(jié)束程序。否則，通過sleep函數(shù)暫停1秒鐘。

3. 在客戶端（shmClient.cpp）中，同樣通過shmat函數(shù)連接到共享內(nèi)存，并將共享內(nèi)存的起始地址賦給shmaddr指針。若連接失?。╯hmaddr為nullptr），則輸出錯(cuò)誤信息并退出程序。

4. 在客戶端的for循環(huán)中，使用snprintf函數(shù)將格式化的字符串寫入shmaddr指向的共享內(nèi)存中（寫入）。該字符串包含了客戶端進(jìn)程的PID（進(jìn)程標(biāo)識(shí)符）和一個(gè)遞增的字符，以展示多次寫入的內(nèi)容。然后通過sleep函數(shù)暫停3秒鐘。

? 運(yùn)行結(jié)果如下：

? 我們通過運(yùn)行結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在客戶端沒有寫入的情況下，服務(wù)端進(jìn)行讀取時(shí)也會(huì)讀到內(nèi)容。讀到的是空字符串（共享內(nèi)存默認(rèn)會(huì)初始化為0）。我們發(fā)現(xiàn)共享內(nèi)存的讀寫并沒有訪問控制。我們知道命名管道通信是由訪問控制的。但是當(dāng)一個(gè)進(jìn)程寫入時(shí)，另一個(gè)就能夠馬上看到寫入的內(nèi)容。所以共享內(nèi)存是所有進(jìn)程間通信(IPC)，速度最快的！不需要過多的拷貝?。。ú恍枰獙?shù)據(jù)給操作系統(tǒng)）。如果我想一定程度的訪問控制呢?可以在共享內(nèi)存讀寫的過程中加入命名管道來控制。

2、3 刪除共享內(nèi)存 shmctl?

? 上面我們了解了可以使用Linux指令對(duì)共享內(nèi)存進(jìn)行刪除，我們也可以使用系統(tǒng)調(diào)用 shmctl（）函數(shù) 對(duì)其進(jìn)行刪除。具體使用如下：

?參數(shù)說明：

• shmid：共享內(nèi)存標(biāo)識(shí)符，通過shmget函數(shù)獲取得到。
• cmd：表示對(duì)共享內(nèi)存進(jìn)行的操作類型，可以選擇的參數(shù)有：
  • IPC_STAT：獲取共享內(nèi)存的狀態(tài)信息，將共享內(nèi)存的屬性保存在buf所指向的結(jié)構(gòu)體中。
  • IPC_SET：設(shè)置共享內(nèi)存的屬性，使用buf所指向的結(jié)構(gòu)體中的值進(jìn)行設(shè)置。
  • IPC_RMID：刪除共享內(nèi)存。
• buf：指向一個(gè)struct shmid_ds結(jié)構(gòu)體的指針，用于存儲(chǔ)共享內(nèi)存的屬性信息。通常使用nullptr。

??shmctl函數(shù)可以用于對(duì)共享內(nèi)存段進(jìn)行控制操作。它能夠?qū)崿F(xiàn)共享內(nèi)存的創(chuàng)建、刪除、以及獲取和修改共享內(nèi)存的屬性。但是我們?cè)摵瘮?shù)最常用刪除共享內(nèi)存。使用IPC_RMID操作可以刪除指定的共享內(nèi)存段，并釋放系統(tǒng)資源。這個(gè)操作會(huì)立即刪除共享內(nèi)存段，以及與它關(guān)聯(lián)的任何進(jìn)程中的鍵和id。

三、完整共享內(nèi)存通信 demo 代碼

3、1 Log.hpp 日志

??

#include <iostream>
#include <ctime>

#define Debug   0
#define Notice  1
#define Warning 2
#define Error   3


const std::string msg[] = {
    "Debug",
    "Notice",
    "Warning",
    "Error"
};

std::ostream &Log(std::string message, int level)
{
    std::cout << " | " << (unsigned)time(nullptr) << " | " << msg[level] << " | " << message;
    return std::cout;
}

3、2 comm.hpp

#pragma once

#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <cassert>
#include <cstring>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include "Log.hpp"

using namespace std; //不推薦

#define PATH_NAME "/home/whb"
#define PROJ_ID 0x66
#define SHM_SIZE 4096 //共享內(nèi)存的大小，最好是頁(PAGE: 4096)的整數(shù)倍

#define FIFO_NAME "./fifo"

class Init
{
public:
    Init()
    {
        umask(0);
        int n = mkfifo(FIFO_NAME, 0666);
        assert(n == 0);
        (void)n;
        Log("create fifo success",Notice) << "\n";
    }
    ~Init()
    {
        unlink(FIFO_NAME);
        Log("remove fifo success",Notice) << "\n";
    }
};

#define READ O_RDONLY
#define WRITE O_WRONLY

int OpenFIFO(std::string pathname, int flags)
{
    int fd = open(pathname.c_str(), flags);
    assert(fd >= 0);
    return fd;
}

void Wait(int fd)
{
    Log("等待中....", Notice) << "\n";
    uint32_t temp = 0;
    ssize_t s = read(fd, &temp, sizeof(uint32_t));
    assert(s == sizeof(uint32_t));
    (void)s;
}

void Signal(int fd)
{
    uint32_t temp = 1;
    ssize_t s = write(fd, &temp, sizeof(uint32_t));
    assert(s == sizeof(uint32_t));
    (void)s;
    Log("喚醒中....", Notice) << "\n";
}

void CloseFifo(int fd)
{
    close(fd);
}

3、3 shmClient.cpp

#include "comm.hpp"

int main()
{
    Log("child pid is : ", Debug) << getpid() << endl;
    key_t k = ftok(PATH_NAME, PROJ_ID);
    if (k < 0)
    {
        Log("create key failed", Error) << " client key : " << k << endl;
        exit(1);
    }
    Log("create key done", Debug) << " client key : " << k << endl;

    // 獲取共享內(nèi)存
    int shmid = shmget(k, SHM_SIZE, 0);
    if(shmid < 0)
    {
        Log("create shm failed", Error) << " client key : " << k << endl;
        exit(2);
    }
    Log("create shm success", Error) << " client key : " << k << endl;

    // sleep(10);

    char *shmaddr = (char *)shmat(shmid, nullptr, 0);
    if(shmaddr == nullptr)
    {
        Log("attach shm failed", Error) << " client key : " << k << endl;
        exit(3);
    }
    Log("attach shm success", Error) << " client key : " << k << endl;


    int fd = OpenFIFO(FIFO_NAME, WRITE);

    // client將共享內(nèi)存看做一個(gè)char 類型的buffer
    while(true)
    {
        ssize_t s = read(0, shmaddr, SHM_SIZE-1);
        if(s > 0)
        {
            shmaddr[s-1] = 0;
            Signal(fd);
            if(strcmp(shmaddr,"quit") == 0) break;
        }
    }

    CloseFifo(fd);

    // 去關(guān)聯(lián)
    int n = shmdt(shmaddr);
    assert(n != -1);
    Log("detach shm success", Error) << " client key : " << k << endl;


    return 0;
}

3、4 shmServer.cpp

#include "comm.hpp"

Init init; 

string TransToHex(key_t k)
{
    char buffer[32];
    snprintf(buffer, sizeof buffer, "0x%x", k);
    return buffer;
}

int main()
{
    // 1. 創(chuàng)建公共的Key值
    key_t k = ftok(PATH_NAME, PROJ_ID);
    assert(k != -1);

    Log("create key done", Debug) << " server key : " << TransToHex(k) << endl;

    // 2. 創(chuàng)建共享內(nèi)存 -- 建議要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)全新的共享內(nèi)存 -- 通信的發(fā)起者
    int shmid = shmget(k, SHM_SIZE, IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0666); //
    if (shmid == -1)
    {
        perror("shmget");
        exit(1);
    }
    Log("create shm done", Debug) << " shmid : " << shmid << endl;


    // 3. 將指定的共享內(nèi)存，掛接到自己的地址空間
    char *shmaddr = (char *)shmat(shmid, nullptr, 0);
    Log("attach shm done", Debug) << " shmid : " << shmid << endl;

    
    int fd = OpenFIFO(FIFO_NAME, READ);
    for(;;)
    {
        Wait(fd);

        // 臨界區(qū)
        printf("%s\n", shmaddr);
        if(strcmp(shmaddr, "quit") == 0) break;
        // sleep(1);
    }
    // 4. 將指定的共享內(nèi)存，從自己的地址空間中去關(guān)聯(lián)
    int n = shmdt(shmaddr);
    assert(n != -1);
    (void)n;
    Log("detach shm done", Debug) << " shmid : " << shmid << endl;


    // 5. 刪除共享內(nèi)存,IPC_RMID即便是有進(jìn)程和當(dāng)下的shm掛接，依舊刪除共享內(nèi)存
    n = shmctl(shmid, IPC_RMID, nullptr);
    assert(n != -1);
    (void)n;
    Log("delete shm done", Debug) << " shmid : " << shmid << endl;

    CloseFifo(fd);
    return 0;
}

? 上述共享內(nèi)存代碼是結(jié)合了命名管道通信進(jìn)行了訪問控制。文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-703805.html

到了這里，關(guān)于【Linux從入門到精通】通信 | 共享內(nèi)存（System V）的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！