共享内存

什么是共享内存？

共享内存就是使得多个进程可以访问同一块内存空间，是最快的可用IPC形式。是针对其他通信机制运行效率较低而设计的。往往与其它通信机制，如信号量结合使用，来达到进程间的同步及互斥。

我们通过一张图来表示这个关系

共享内存和消息队列，信号量一样都属于XSI IPC。内核都为他们维护了一套数据结构

同样，系统还是会维护一个key用来标识，我们还是通过ftok()函数来得到这个key。

其中pathname是路径名。一般设为当前路径"."；proj_id则是项目id。

共享内存的操作函数

1.shmget()获取共享内存

返回值：成功返回共享存储区的shmid，若失败，返回-1。 

参数key即为我们调用ftok函数得到的标识符，作为系统对此共享存储资源的唯一标识。 

参数size是要申请的共享存储区的大小，以字节为单位，这个数一般为系统页长的整数倍（4K的整数倍）。若申请的size不是页长的整数倍，系统也是按整数倍进行分配的，但是最后一页余下的部分不可用。如果创建一个新的资源，则必须指定size，且段的内容会被初始化为0。若引用一个已经存在的，则将size置为0。 

参数flag与消息队列相同，有两个选项，IPC_CREAT和IPC_EXCL。使用的时候有两种情况： 

① IPC_CREAT和IPC_EXCL一起使用（IPC_CREAT|IPC_EXCL），表示申请创建一个新的IPC资源，若要申请的资源已经存在，则错误返回。若不存在，则创建。 

② IPC_CREAT单独使用，表示申请创建一个IPC资源，若要申请的IPC资源已经存在，则直接使用；若不存在，则创建新的。 一般我们还会在后面加上资源的默认权限（如0666）。

2.shmctl()删除共享内存

返回值：成功返回0，失败返回-1。 

参数shmid即为我们调用shmget得到的共享存储的id。 

参数cmd指定了要执行了命令，当cmd被设置为IPC_RMID时，该函数执行删除动作。此时，第三个参数设为NULL。 

除此之外，cmd还有IPC_STAT，IPC_SET等命令。

3.shmat()将进程挂到共享内存上

返回值：若成功，返回指向共享内存存储的指针，若失败，返回-1。 

shmid不再多说，attr参数决定了共享存储段连接到调用进程的那个地址。一般我们设置为NULL或0，表示此段连接到由内核选择的第一个可用地址上。这是推荐的使用方式。 

如果参数flag指定了SHM_RDONLY，则以只读方式连接，否则以读写的方式连接。 

如果此函数成功执行的话，那么内核将使与该共享存储段相关的shmid_ds结构中的shm_nattch计数器值加1。

4.shmdt()将进程从共享内存上移除

返回值：成功返回0，失败返回-1。 

参数addr是之前调用shmat的返回值。如果函数执行成功的话，shmdt将使相关shmid_ds结构中的shm_nattch计数器减1。 

当使用完共享存储后，调用此函数令进程与它分离，但共享存储并不会消失，其标识符仍然还在，直到有进程调用shmctl将其删除。

模拟实现共享内存

头文件

源文件

客户机client.c

服务器server.c

运行client和server之后，我们会发现

然后我们通过监视去看

我们发现这个共享内存的shmid为688144，挂载了两个进程nattch为2。