Linux共享內存編程實例
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/*共享內存允許兩個或多個進程進程共享同一塊內存(這塊內存會映射到各個進程自己獨立的地址空間) 從而使得這些進程可以相互通信。 在GNU/Linux中所有的進程都有唯一的虛擬地址空間，而共享內存應用編程接口API允許一個進程使 用公共內存區段。但是對內存的共享訪問其復雜度也相應增加。共享內存的優點是簡易性。 使用消息隊列時，一個進程要向隊列中寫入消息，這要引起從用戶地址空間向內核地址空間的一次復制， 同樣一個進程進行消息讀取時也要進行一次復制。共享內存的優點是完全省去了這些操作。 共享內存會映射到進程的虛擬地址空間，進程對其可以直接訪問，避免了數據的復制過程。 因此，共享內存是GNU/Linux現在可用的最快速的IPC機制。 進程退出時會自動和已經掛接的共享內存區段分離，但是仍建議當進程不再使用共享區段時 調用shmdt來卸載區段。 注意，當一個進程分支出父進程和子進程時，父進程先前創建的所有共享內存區段都會被子進程繼承。 如果區段已經做了刪除標記(在前面以IPC——RMID指令調用shmctl)，而當前掛接數已經變為0， 這個區段就會被移除。 */ /* shmget( ) 創建一個新的共享內存區段 取得一個共享內存區段的描述符 shmctl( ) 取得一個共享內存區段的信息 為一個共享內存區段設置特定的信息 移除一個共享內存區段 shmat( ) 掛接一個共享內存區段 shmdt( ) 於一個共享內存區段的分離 */ //創建一個共享內存區段，並顯示其相關信息，然后刪除該內存共享區 #include <stdio.h> #include <unistd.h> //getpagesize( ) #include <sys/ipc.h> #include <sys/shm.h> #define MY_SHM_ID 67483 int main( ) { //獲得系統中頁面的大小 printf( "page size=%d/n",getpagesize( ) ); //創建一個共享內存區段 int shmid,ret; shmid=shmget( MY_SHM_ID,4096,0666|IPC_CREAT ); //創建了一個4KB大小共享內存區段。指定的大小必須是當前系統架構 //中頁面大小的整數倍 if( shmid>0 ) printf( "Create a shared memory segment %d/n",shmid ); //獲得一個內存區段的信息 struct shmid_ds shmds; //shmid=shmget( MY_SHM_ID,0,0 );//示例怎樣獲得一個共享內存的標識符 ret=shmctl( shmid,IPC_STAT,&shmds ); if( ret==0 ) { printf( "Size of memory segment is %d/n",shmds.shm_segsz ); printf( "Numbre of attaches %d/n",( int )shmds.shm_nattch ); } else { printf( "shmctl( ) call failed/n" ); } //刪除該共享內存區 ret=shmctl( shmid,IPC_RMID,0 ); if( ret==0 ) printf( "Shared memory removed /n" ); else printf( "Shared memory remove failed /n" ); return 0; } //共享內存區段的掛載,脫離和使用 //理解共享內存區段就是一塊大內存 #include <stdio.h> #include <sys/shm.h> #include <sys/ipc.h> #include <errno.h> #define MY_SHM_ID 67483 int main( ) { //共享內存區段的掛載和脫離 int shmid,ret; void* mem; shmid=shmget( MY_SHM_ID,0,0 ); if( shmid>=0 ) { mem=shmat( shmid,( const void* )0,0 ); //shmat()返回進程地址空間中指向區段的指針 if( ( int )mem!=-1 ) { printf( "Shared memory was attached in our address space at %p/n",mem ); //向共享區段內存寫入數據 strcpy( ( char* )mem,"This is a test string./n" ); printf( "%s/n",(char*)mem ); //脫離共享內存區段 ret=shmdt( mem ); if( ret==0 ) printf( "Successfully detached memory /n" ); else printf( "Memory detached failed %d/n",errno ); } else printf( "shmat( ) failed/n" ); } else printf( "shared memory segment not found/n" ); return 0; } /*內存共享區段與旗語和消息隊列不同，一個區段可以被鎖定。 被鎖定的區段不允許被交換出內存。這樣做的優勢在於，與其 把內存區段交換到文件系統，在某個應用程序調用時再交換回內存， 不如讓它一直處於內存中，且對多個應用程序可見。從提升性能的角度 來看，很重要的。 */ int shmid; //... shmid=shmget( MY_SHM_ID,0,0 ); ret=shmctl( shmid,SHM_LOCK,0 ); if( ret==0 ) printf( "Locked!/n" ); //////////////////////////////////////////////////////////////////////// /*使用旗語協調共享內存的例子 使用和編譯命令 gcc -Wall test.c -o test ./test create ./test use a & ./test use b & ./test read & ./test remove */ #include <stdio.h> #include <sys/shm.h> #include <sys/ipc.h> #include <sys/sem.h> #include <string.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> #define MY_SHM_ID 34325 #define MY_SEM_ID 23234 #define MAX_STRING 200 typedef struct { int semID; int counter; char string[ MAX_STRING+1 ]; }MY_BLOCK_T; int main(int argc,char** argv) { int shmid,ret,i; MY_BLOCK_T* block; struct sembuf sb; char user; //make sure there is a command if( argc>=2 ) { //create the shared memory segment and init it //with the semaphore if( !strncmp(argv[ 1 ],"create",6) ) { //create the shared memory segment and semaphore printf( "Creating the shared memory/n" ); shmid=shmget( MY_SHM_ID,sizeof( MY_BLOCK_T ),( IPC_CREAT|0666 ) ); block=( MY_BLOCK_T* )shmat( shmid,( const void* )0,0 ); block->counter=0; //create the semaphore and init block->semID=semget(MY_SEM_ID,1,( IPC_CREAT|0666 )); sb.sem_num=0; sb.sem_op=1; sb.sem_flg=0; semop( block->semID,&sb,1 ); //now detach the segment shmdt( ( void* )block ); printf( "Create the shared memory and semaphore successuflly/n" ); } else if( !strncmp(argv[ 1 ],"use",3) ) { /*use the segment*/ //must specify also a letter to write to the buffer if( argc<3 ) exit( -1 ); user=( char )argv[ 2 ][ 0 ]; //grab the segment shmid=shmget( MY_SHM_ID,0,0 ); block=( MY_BLOCK_T* )shmat( shmid,( const void* )0,0 ); /*##########重點就是使用旗語對共享區的訪問###########*/ for( i=0;i<100;++i ) { sleep( 1 ); //設置成1s就會看到 a/b交替出現，為0則a和b連續出現 //grab the semaphore sb.sem_num=0; sb.sem_op=-1; sb.sem_flg=0; if( semop( block->semID,&sb,1 )!=-1 ) { //write the letter to the segment buffer //this is our CRITICAL SECTION block->string[ block->counter++ ]=user; sb.sem_num=0; sb.sem_op=1; sb.sem_flg=0; if( semop( block->semID,&sb,1 )==-1 ) printf( "Failed to release the semaphore/n" ); } else printf( "Failed to acquire the semaphore/n" ); } //do some clear work ret=shmdt(( void*)block); } else if( !strncmp(argv[ 1 ],"read",4) ) { //here we will read the buffer in the shared segment shmid=shmget( MY_SHM_ID,0,0 ); if( shmid!=-1 ) { block=( MY_BLOCK_T* )shmat( shmid,( const void* )0,0 ); block->string[ block->counter+1 ]=0; printf( "%s/n",block->string ); printf( "Length=%d/n",block->counter ); ret=shmdt( ( void*)block ); } else printf( "Unable to read segment/n" ); } else if( !strncmp(argv[ 1 ],"remove",6) ) { shmid=shmget( MY_SHM_ID,0,0 ); if( shmid>=0 ) { block=( MY_BLOCK_T* )shmat( shmid,( const void* )0,0 ); //remove the semaphore ret=semctl( block->semID,0,IPC_RMID ); if( ret==0 ) printf( "Successfully remove the semaphore /n" ); //remove the shared segment ret=shmctl( shmid,IPC_RMID,0 ); if( ret==0 ) printf( "Successfully remove the segment /n" ); } } else printf( "Unkonw command/n" ); } return 0; }