进程间通信III·System V 系列(linux)-海口c网

进程间通信III·System V 系列(linux)

article/2025/6/22 6:40:03

为什么有system V

共享内存

原理

操作

shmget 创建共享内存

shmctl 控制共享内存

shmat 挂接共享内存到进程的虚拟地址空间中

shmdt 将共享内存去关联

特点

模拟练习

Makefile

client.cpp

server.cpp

main.hpp

小知识

为什么有system V

linux是一种类unix系统,管道(文件级进程间通信方案)只对于linux来说合适,对于其他类unix系统不一定适合,所以要有系统级别的进程间通信方案,就是system V

System V 分三种 :共享内存消息队列信号量

共享内存

原理

在物理内存中开辟内存块,将物理内存地址映射页表到两个进程的虚拟地址空间中,这样两个进程就都可以看到这份资源,满足进程间通信条件.

操作

shmget 创建共享内存

参数中:

size: 表示共享内存的大小,以字节为单位（建议是4096的整数倍）

key: 1.是用户传入的一个用来区分不同共享内存的键值(给操作系统使用)

2.用户可以通过ftok系统调用,通过算法形成一个key(将用户传入的pathname和id合并),用户可

以随便传入,只需保证不重复就可以.

shmflg: 共享内存的标志位(传宏),同时可以传权限

创建用的宏有两个:

1.IPC_CREAT 单独使用,如果创建的共享内存不存在,创建,存在就获取shmid并返回

2.IPC_EXCL 单独使用无意义

两者组合使用:如果共享内存不存在,创建,存在,出错返回

返回值:

成功返回合法的内存标识符(shmid)，失败返回-1

shmid: 供用户使用的标识共享内存的标识符

shmctl 控制共享内存

参数:

shmid: 内存标识符,用户使用的

cmd: 传宏表示功能使用

常用:

删除传IPC_RMID

获取传IPC_STAT

buf: 一个输出型参数,当获取共享内存时使用,共享内存的数据就会被保存到这个shmid_ds结构体对象中.

返回值:

失败返回-1（并设置errno错误信息），成功返回值0

shmat 挂接共享内存到进程的虚拟地址空间中

参数:

shmaddr：指明共享内存映射到虚拟地址空间的位置，一般不需要自己指明。

shmflg: 指定进程对共享内存的访问权限,一般传0缺省使用该共享内存的权限。

返回值:

成功返回共享内存映射的虚拟地址，失败返回（void*）-1

判断时要强转,记得64位系统下，void*指针为8字节，所以int强转会损失数据,使用long long int强转

shmdt 将共享内存去关联

返回值:

成功返回0，失败返回-1

特点

1.共享内存默认映射到共享区,访问时不需要系统调用,直接向虚拟地址写入就行.

2.生命周期不随进程，进程结束不会自动回收，随内核

3.使用共享内存时，一定是一个进程创建，一个进程获取，否则两方都去创建，无法通信。

4.是所有IPC中速度最快的，直接向虚拟地址进行写入写出，即减少了数据拷贝次数，又无需使用系统调用（系统调用是有成本的）

5.缺点：没有同步/互斥机制，来对多个进程的访问进行协同，会带来并发问题，

模拟练习

Makefile

.PHONY:all

all:server client

server:server.cpp

g++ -o $@ $^ -std=c++11

client:client.cpp

g++ -o $@ $^ -std=c++11

.PHONY:clean

clean:

rm -f server client

client.cpp

#include "main.hpp"

int main()

{

Shm c_shm;

c_shm.create();

c_shm.attach();

while(1)

{

char ch;

cout<<"请写入字符:";

cin>>ch;

c_shm.add(ch);

}

c_shm.detach();

return 0;

}

server.cpp

#include "main.hpp"

int main()

{

Shm s_shm;

s_shm.create();

s_shm.attach();

while(1)

{

char ch = '0';

bool read_ret = s_shm.read(ch);

if(read_ret)

cout<<"读到了："<<ch<<endl;

}

s_shm.detach();

return 0;

}

main.hpp

#pragma once

#include <iostream>

#include <string>

#include <unistd.h>

#include <sys/types.h>

#include <sys/ipc.h>

#include <sys/shm.h>

using namespace std;

#define ERR_EXIT(x)\

do{\

perror(x);\

exit(EXIT_FAILURE);\

}while(0)

#define SIZE 4096

#define Mode 0666

class Shm

{

int _shmid;

void * _start_addr;

int _index = 4;

public:

Shm()

{}

bool create()

{

key_t ftokret = ftok("shm",6);

_shmid = shmget(ftokret,SIZE,IPC_CREAT|Mode);

if(_shmid<0)

{

ERR_EXIT("shmget");

}

return true;

}

bool attach()

{

_start_addr = shmat(_shmid,NULL,0);

if((long long int)_start_addr==-1)

{

ERR_EXIT("shmat");

}

return true;

}

bool detach()

{

int shmdtret = shmdt(_start_addr);

if(shmdtret==-1)

{

ERR_EXIT("shmdt");

}

return true;

}

void add(char ch)

{

if(((int*)_start_addr)[0]<SIZE-4)

{

((char*)_start_addr)[_index++] = ch;

(*(int*)_start_addr)++;

}

}

bool read(char& ch)

{

if(_index-4<*(int*)_start_addr)

ch = ((char*)_start_addr)[_index++];

else

return false;

return true;

}

~Shm()

{

int shmctlret = shmctl(_shmid,IPC_RMID,nullptr);

if(shmctlret<0)

{

ERR_EXIT("shmctl_delete");

}

}

};