进程间通讯—共享内存

一、共享内存，额从名字上来看，就是我能用的你的，你也能用我的呗。

       共享内存就是允许两个以上不相关的进程访问同一个逻辑内存。



                                           中间红色部分就是A、B 进程共享的区域

那么多个进程之间是如何完成共享的呢？换句话说，欸，我怎么才能找到这块共享的宝地呢？



                                                            共享内存也有内核对象来管理共享区域

上面的图就解释了，如何找到共享内存的。  每个进程都通过内核去创建共享区域，然后共享区域返回给该进程指向共享内存首地址的指针，这样每个进程通过返回的指针就能指向这块共享区域了。

特点:共享内存是最快的一种IPC，开辟内存在各个进程都有指针直接指向开辟内存区域，访问时当做本进程中的一个内存。

二、共享内存的操作函数：
1:    int shmget(key_t key,size,int shmflg)
       size指需要共享的内存容量

       shmflg 权限加标志

       成功返回共享内存ID，失败返回-1

2:    void * shmat(int shmid,const void *addr,int flag)
     
     第一次创建完共享内存时，它还不能被任何进程访问，shmat的作用就是启动对该共享内存的访问，并把共享内存连接到当前进程的地址空间。

    第一个参数是共享内存ID

    第二参数:共享内存连接到当前进程中的地址位置，如果置为NULL,表示系统默认选择共享内存的地址。
   flag我们一般给0。

    成功函数返回指向共享内存第一个字节的指针，失败返回-1。

3:    int shmdt(void *addr)

    addr就是shmat函数的返回值，也就是指向共享内存地址的指针。

    这个函数用于将共享内存从当前进程中分离，断开连接，但并没有删除，这个共享内存对当前进程不再可用。

4:   int shmctl(int shmid,int cmd,struct shmid_ds *buf)

    删除共享内存段 ，cmd为IPC_RMID。

    最后一个参数是内核为每个共享存储段设置了shmid_ds结构。

例子:通过共享内存完成A进程获取用户输入，B进程统计单词个数并输出单词。
  这里需要特别注意的是：
          共享内存是两个以上的进程能够操作同一块物理空间的内存区域，所以共享的内存就成了临界资源，我们就必须对临界资源的访问做同步控制，那么我们是不是就会用到信号量来加以控制。
 
这个练习也是同样需要用到信号量来进行同步控制的，因为我们在A进程中完成了写，B进程才能读取并计数，如果我们A进程第一次输完，第二次紧接着输入，B进程就不会读取到第一次输入的。这就与我们所设想的结果大不一样了。
所以说 我们设想的是A进程用户输入一次，B进程读取A进程等待，B进程读完，A进程接着输入，这样循环进行。

那之前不是说同步控制就需要用到信号量吗？那么该如何进程的执行呢？
我们用两个信号量 semid1和semid2,并分别赋初值为0和1。
1、A进程先执行sem_p(semid2)，同时B进程执行sem_p(semid1)阻塞其运行，
2、A进程执行完sem_v(semid1),让进程B工作，A这时阻塞等待，
3、B进程执行完sem_v(semid2),A进程再接着执行。

代码如下：
shmwrite.c

#include<stdio.h>
#include<assert.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<sys/ipc.h>
#include<sys/shm.h>
#include<sys/types.h>
#include<unistd.h>
#include "sem.h"
struct shamem
{
char buff[1000];
};
int main()
{
void *shm_memory=(void *)0;

struct shamem *p;
int semid1=sem_get(1122,0);
int semid2=sem_get(2233,1);

int shmid=shmget((key_t)1234,1024,0664|IPC_CREAT);
assert(shmid!=-1);
if(shmid==-1)
{
perror("error\n");
exit(0);
}

shm_memory=shmat(shmid,NULL,0);
if(shm_memory==(void*)-1)
{
perror("error");
exit(0);
}

p=(struct shamem *)shm_memory;

while(1)
{
sem_p(semid2);
fgets(p->buff,128,stdin);
p->buff[strlen(p->buff)-1]=0;
if(strncmp(p->buff,"end",3)==0)
{
break;
}

sem_v(semid1);
}
if(shmdt(shm_memory)==-1)
{
perror("error");
exit(0);
}

if(shmctl(shmid,IPC_RMID,0))
{
perror("error");
exit(0);
}
}

shmread.c

#include<stdio.h>
#include<assert.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<sys/ipc.h>
#include<sys/shm.h>
#include<sys/types.h>
#include<unistd.h>
#include "sem.h"
struct shamem
{
char buff[1000];
};
int main()
{   void *shm_memory=(void *)0;
struct shamem *p;
int semid2=sem_get(2233,1);
int semid1=sem_get(1122,0);
int shmid=shmget((key_t)1234,1024,0664|IPC_CREAT);
assert(shmid!=-1);
if(shmid==-1)

{
perror("error\n");
exit(0);
}

shm_memory=shmat(shmid,NULL,0);
if(shm_memory==(void*)-1)
{
perror("error");
exit(0);
}

p=(struct shamem *)shm_memory;
while(1)
{
sem_p(semid1);
int count=0;
if(strncmp(p->buff,"end",3)!=0)
{
count++;
printf("%s\n",p->buff);
printf("%d\n",count);
p->buff[0]=0;
}
else
{
break;
}
sem_v(semid2);
}
if(shmdt(shm_memory)==-1)
{
perror("error");
exit(0);
}

if(shmctl(shmid,IPC_RMID,0))
{
perror("error");
exit(0);
}
}

运行结果：