进程间通讯：共享内存

一、什么是共享内存？

允许不同的进程访问同一个逻辑内存，高效的传递信息。不同进程之间共享的内存通常安排为同一段物理内存。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。

二、共享内存的操作

1. 创建或获取：int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);

Key是键值，作用与消息队列相同
size以字节为单位指定需要共享的内存容量
shmflag 用来确定操作和权限，可以通过与上PC_CREAT在不存在该信号量时创建，存在时获取；
返回值：非零的共享内存的标识符，其它函数根据标识符来操作，而非键值；

栗子：int shm_id = shmget( (key_t)1234, 128, 0666|IPC_CREAT );

2. 启用共享内存：void *shmat(int shm_id, const void *shm_addr, int shmflg);

共享内存需要连接到当前进程的地址空间后才可以使用，这时候就需要用到shmat函数来启用共享内存

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。
调用成功时返回一个指向共享内存第一个字节的指针，如果调用失败返回-1.

栗子：char buff = (char )shmat(shmid,0,0); buff 指针来保存共享内存的地址

3. 停止共享内存：int shmdt(const void *shmaddr);

该函数用于将共享内存从当前进程中分离。需要注意的是，将共享内存分离并不是删除它，只是使该共享内存对当前进程不再可用。

shmaddr是shmat函数返回的地址指针，调用成功时返回0，失败时返回-1。

4.删除共享内存：int shmctl(int shm_id, int command, struct shmid_ds *buf);

与消息队列相同，栗子：shmctl(shmid,IPC_RMID,0);

三、实例：进程A获取用户输入，进程B统计A输入的单词个数

需要注意的是，共享内存并未提供同步机制，也就是说，在第一个进程结束对共享内存的写操作之前，并无自动机制可以阻止第二个进程开始对它进行读取。所以我们通常需要用其他的机制来同步对共享内存的访问，例如前面说到的信号量。

本题使用信号量来进行共享内存的同步：

sem.h:

#ifndef _SEM_H
#define _SEM_H

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <assert.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>

int semid;

union semun
{
int val;
//struct semid_ds *buf;
//unsigned short * arry;
};

void sem_get(int key,int len,int val);
void sem_p(int index);
void sem_v(int index);
void sem_del();

#endif

sem.c:

#include "sem.h"

void sem_get(int key,int len,int val)
{
semid = semget((key_t)key,len,0666);
if(semid == -1)
{
semid = semget((key_t)key,len,0666|IPC_CREAT);
assert(semid != -1);

union semun v;
v.val = val;
int i=0;
for(i;i<len;i++)
{
if(semctl(semid,i,SETVAL,v)==-1)
{
perror("error");
exit(0);
}
}
}
}

void sem_p(int index)
{
struct sembuf sem;
sem.sem_num = index;
sem.sem_op = -1;
sem.sem_flg = SEM_UNDO;

if(semop(semid, &sem, 1)==-1)
{
perror("perror");
exit(0);
}
}

void sem_v(int index)
{

struct sembuf sem;
sem.sem_num = index;
sem.sem_op = 1;
sem.sem_flg = SEM_UNDO;

if(semop(semid, &sem, 1)==-1)
{
perror("perror");
exit(0);
}
}

void sem_del()
{
if(semctl(semid,0,IPC_RMID)==-1)
{
perror("delperror");
exit(0);
}
}

shma.c:进程A获取用户输入

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <assert.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include "sem.h"

int main()
{

int shmid = shmget( (key_t)520,128,IPC_CREAT|0666);
4000
sem_get(520,2,0);
assert(shmid != -1);
char *buff = (char *)shmat(shmid,0,0);
while(1)
{
printf("Input:");
fgets(buff,128,stdin);
if(strncmp(buff,"end",3)==0)
{
sem_v(1);
break;
}
sem_v(1);
sem_p(0);
}

shmdt(buff);
return 0;
}

shmb.c:进程B统计A输入的单词个数

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <assert.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include "sem.h"

int numcount(char *str)
{
int len =strlen(str);
int key = 1;
int count =0;
int i =0;
for(i;i<len;i++)
{
if(isalpha(str[i])==0)
{
key = 1;
}
else if(key)
{
count ++;
key = 0;
}
}

return count;
}

int main()
{

int shmid = shmget( (key_t)520,128,IPC_CREAT|0666);
sem_get(520,1,0);
assert(shmid != -1);
int count =0;
int num = 0;
char *buff = (char *)shmat(shmid,0,0);
while(1)
{
sem_p(1);
if(strncmp(buff,"end",3)==0)
{
break;
}
num = numcount(buff);
count +=num;
printf("count=%d ,num = %d \n",count,num);
sem_v(0);
}

shmdt(buff);
sem_del(0);
shmctl(shmid,IPC_RMID,0);
return 0;
}

运行结果：