进程间通信之共享内存

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2020 年 2 月 23 日 14:48:28C/C++评论258字数 590阅读 1 分 58 秒阅读模式

共享内存是所有 IPC 通信中效率最高的，它通过把文件映射到用户进程空间，然后直接通过地址访问来实现多进程通信。相对于其他 IPC 通信方式而言，少去了把数据从用户空间复制到内核空间，再从内核空间复制到用户空间的过程，因此效率相当高。

用图形来表示就是：

进程间通信之共享内存-图片1

操作共享内存的函数：

void *mmap(void *addr, size_t len, int prot, int flags, int fd, off_t offset);
int munmap(void *addr, size_t len);

1 2	void mmap(void addr, size_t len, int prot, int flags, int fd, off_t offset); int munmap(void *addr, size_t len);

第一个是映射共享内存的函数，参数说明：

addr: 需要映射的共享内存起始地址，一般来说传入 NULL 。
len: 映射出来的共享内存块大小。
prot: 内存权限，长用的权限是 PROT_READ | PROT_WRITE，表示可读可写。
flags: 共享内存区域的属性，可以设置为 MAP_SHARED 或者 MAP_PRIVATE，如果是前者，当前进程对共享内存区域的修改对其他进程可见，否则就不可见。
fd: 共享内存文件的文件描述符。
offset: 文件的偏移，从文件的 offset 处开始共享内存。

使用示例

以下代码展示了一个共享内存的操作示例，通过共享内存在父子进程间共享一个 int 类型的变量，然后父进程修改值，子进程读：

代码中忽略掉了一些不相关的错误处理。

#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/mman.h>
#include <semaphore.h>

int main() {
    int fd, n = 12345;
    int *ptr;
    sem_t *sem;
    pid_t pid;

    // 创建信号
    sem = sem_open("my_sem", O_RDWR | O_CREAT, 0755, 0);
    sem_unlink("my_sem");

    // 往文件写一个数据
    fd = open("mmapfile", O_RDWR | O_CREAT, 0755);
    write(fd, (void *)&n, sizeof(int));

    // 创建共享内存
    ptr = mmap(NULL, sizeof(int), PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
    close(fd);

    pid = fork();
    if (pid == 0) {
        // 子进程，等待父进程修改完共享内存后打印出来
        sem_wait(sem);
        printf("child:\t%d\n", *ptr);
    } else if (pid > 0) {
        // 父进程，把共享内存加一
        printf("parent:\t%d\n", *ptr);
        (*ptr)++;
        sem_post(sem);
    } else {
        perror("fork error");
    }
    
    // 关闭信号量
    sem_close(sem);
    // 取消映射共享内存
    munmap(ptr, sizeof(int));
    // 删掉共享内存文件
    unlink("mmapfile");

    return 0;
}