C/C++ linux 实现共享内存（share memory）的读写操作【代码实例】

什么是共享内存？简单来说，共享内存就是允许两个或多个进程共享一定的存储区。

Aliven888

11760人浏览 · 2021-07-30 15:53:05

Aliven888 · 2021-07-30 15:53:05 发布

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作者：Aliven888

什么是共享内存

简单来说，共享内存就是允许两个或多个进程共享一定的存储区。

使用共享内存的优缺点

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。

与共享内存有关的函数

在linux系统中，使用共享内存需要引入以下几个头文件：

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

// 创建共享内存
int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg); 

// 参数
key ：长整型（唯一非零），系统建立IPC通讯 （ 消息队列、 信号量和 共享内存） 时必须指定一个ID值。
通常情况下，该id值通过ftok函数得到，由内核变成标识符，要想让两个进程看到同一个信号集，只需设置key值不变就可以。
 
size：指定共享内存的大小，它的值一般为一页大小的整数倍（未到一页，操作系统向上对齐到一页，
但是用户实际能使用只有自己所申请的大小）。

shmflg：是一组标志，创建一个新的共享内存，将shmflg 设置了IPC_CREAT标志后，共享内存存在就打开。
而IPC_CREAT | IPC_EXCL则可以创建一个新的，唯一的共享内存，如果共享内存已存在，返回一个错误。
一般我们会还或上一个文件权限

//返回值：
成功返回共享内存的ID, 出错返回-1

// 操作共享内存
int shmctl(int shm_id, int cmd, struct shmid_ds *buf);

// 参数
shm_id ：是shmget函数返回的共享内存标识符。
 
cmd ：要采取的操作，它可以取下面的三个值 ：    
 
	 IPC_STAT：把shmid_ds结构中的数据设置为共享内存的当前关联值，即用共享内存的当前关联值覆盖shmid_ds的值。
 
	 IPC_SET：如果进程有足够的权限，就把共享内存的当前关联值设置为shmid_ds结构中给出的值。
 
	 IPC_RMID：删除共享内存段。

buf ：一个结构指针，它指向共享内存模式和访问权限的结构。 
	 shmid_ds结构至少包括以下成员 
	 struct shmid_ds 
	 { 
	     uid_t shm_perm.uid; 
	     uid_t shm_perm.gid; 
	     mode_t shm_perm.mode; 
	 };

//返回值：
 成功返回0，出错返回-1

// 挂接操作 —— 创建共享存储段之后，将进程连接到它的地址空间
void *shmat(int shm_id, const void *shm_addr, int shmflg); 

//参数:
shm_id ：是由shmget函数返回的共享内存标识。
shm_addr ：指定共享内存连接到当前进程中的地址位置，通常为空，表示让系统来选择共享内存的地址。
shm_flg ：是一组标志位，通常为 0。


//返回值：
成功返回指向共享存储段的指针，出错返回-1

//分离操作 
//该操作不从系统中删除标识符和其数据结构，要显示调用shmctl(带命令IPC_RMID)才能删除它
int shmdt(const void *shmaddr); 

//参数：
addr ：参数是以前调用shmat时的返回值

//返回值 ：
成功返回0，出错返回-1

代码实例：

shmDatadef 数据文件

//shmDatadef.h

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/shm.h>
#include <iostream>
using namespace std;

#define SHARE_MEMORY_BUFFER_LEN 1024

struct stuShareMemory{
	int iSignal;
	char chBuffer[SHARE_MEMORY_BUFFER_LEN];
	
	stuShareMemory(){
		iSignal = 0;
		memset(chBuffer,0,SHARE_MEMORY_BUFFER_LEN);
	}
};

writeShareMemory 文件：

//writeShareMemory.cpp

#include "shmDatadef.h"

int main(int argc, char* argv[])
{
	void *shm = NULL;
	struct stuShareMemory *stu = NULL;
	int shmid = shmget((key_t)1234, sizeof(struct stuShareMemory), 0666|IPC_CREAT);
	if(shmid == -1)
	{
		printf("shmget err.\n");
		return 0;
	}

	shm = shmat(shmid, (void*)0, 0);
	if(shm == (void*)-1)
	{
		printf("shmat err.\n");
		return 0;
	}

	stu = (struct stuShareMemory*)shm;

	stu->iSignal = 0;

	//while(true) //如果需要多次 读取 可以启用 while
	{
		if(stu->iSignal != 1)
		{
			printf("write txt to shm.");
			memcpy(stu->chBuffer, "hello world 666 - 888.\n", 30);
			stu->iSignal = 1;
		}
		else
		{
			sleep(10);
		}
	}
	
	shmdt(shm);

	std::cout << "end progress." << endl;
	return 0;
}

readShareMemory 文件：

//readShareMemory.cpp

#include "shmDatadef.h"

int main(int argc, char* argv[])
{
	void *shm = NULL;
	struct stuShareMemory *stu;
	int shmid = shmget((key_t)1234, sizeof(struct stuShareMemory), 0666|IPC_CREAT);
	if(shmid == -1)
	{
		printf("shmget err.\n");
		return 0;
	}

	shm = shmat(shmid, (void*)0, 0);
	if(shm == (void*)-1)
	{
		printf("shmat err.\n");
		return 0;
	}

	stu = (struct stuShareMemory*)shm;

	stu->iSignal = 1;

	//while(true)  //如果需要多次写入，可以启用while
	{
		if(stu->iSignal != 0)
		{
			printf("current txt : %s", stu->chBuffer);
			stu->iSignal = 0;
		}
		else
		{
			sleep(10);
		}
	}
	
	shmdt(shm);
	shmctl(shmid, IPC_RMID, 0);

	std::cout << "end progress." << endl;
	return 0;
}

编译脚本：

# build.sh

rm -rf *.o readShareMemory writeShareMemory

g++ -Wall -o readShareMemory readShareMemory.cpp
g++ -Wall -o writeShareMemory writeShareMemory.cpp

在这里插入图片描述