Linux中共享內存函數shmget的使用指南

一、shmget函數介紹

shmget函數是Linux中用於創建共享內存的函數，其定義如下：

#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>

int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);

shmget函數的三個參數分別是key、size以及shmflg。

二、key參數詳解

key參數用於指定共享內存的唯一標識符。它可以是由ftok函數生成的標識符，也可以是在共享內存創建之前由IPC_PRIVATE指定的私有標識符。

ftok函數的定義如下：

#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>

key_t ftok(const char *pathname, int proj_id);

ftok函數會根據pathname參數和proj_id參數生成一個標識符，用於唯一標識一個共享內存對象。

例如，在以下示例中，我們創建了一個key用於共享內存：

#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <stdio.h>

#define SHM_SIZE 1024

int main()
{
    key_t key;
    int shmid;
    char *shm, *s;

    key = ftok(".", 'a');   //生成key

    shmid = shmget(key, SHM_SIZE, IPC_CREAT | 0666);    //創建共享內存

    if (shmid == -1) {
        perror("shmget");
        return 1;
    }

    return 0;
}

在上述示例中，我們使用ftok函數生成了一個key以便創建共享內存。

三、size參數詳解

size參數用於指定要創建的共享內存的大小。

例如，在以下示例中，我們創建了一個大小為1024字節的共享內存：

#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <stdio.h>

#define SHM_SIZE 1024

int main()
{
    key_t key;
    int shmid;
    char *shm, *s;

    key = ftok(".", 'a');

    shmid = shmget(key, SHM_SIZE, IPC_CREAT | 0666);   //創建大小為1024字節的共享內存

    if (shmid == -1) {
        perror("shmget");
        return 1;
    }

    return 0;

}

四、shmflg參數詳解

shmflg參數用於指定共享內存的訪問權限和控制選項。它的值可以是以下常量的或運算結果：

• IPC_CREAT：如果共享內存不存在，則創建共享內存
• IPC_EXCL：如果共享內存已存在，則創建失敗
• IPC_NOWAIT：如果創建共享內存失敗，則立即返回錯誤
• 0666：指定共享內存的訪問權限

例如，在以下示例中，我們創建了一個權限為0666，大小為1024字節的共享內存：

#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <stdio.h>

#define SHM_SIZE 1024

int main()
{
    key_t key;
    int shmid;
    char *shm, *s;

    key = ftok(".", 'a');

    shmid = shmget(key, SHM_SIZE, IPC_CREAT | 0666);   //創建權限為0666，大小為1024字節的共享內存

    if (shmid == -1) {
        perror("shmget");
        return 1;
    }

    return 0;
}

五、使用共享內存

創建完共享內存之後，我們就可以通過shmat函數將它附加到進程的地址空間，並進行讀寫操作了。

shmat函數的定義如下：

#include <sys/types.h>
#include <sys/shm.h>

void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg);

例如，在以下示例中，我們創建了一個共享內存，然後將其附加到進程的地址空間，並寫入了一些數據：

#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>

#define SHM_SIZE 1024

int main()
{
    key_t key;
    int shmid;
    char *shm, *s;

    key = ftok(".", 'a');

    shmid = shmget(key, SHM_SIZE, IPC_CREAT | 0666);   //創建共享內存

    if (shmid == -1) {
        perror("shmget");
        return 1;
    }

    shm = shmat(shmid, NULL, 0);    //將共享內存附加到進程地址空間

    if (shm == (char *) -1) {
        perror("shmat");
        return 1;
    }

    strcpy(shm, "hello, world");    //在共享內存中寫入數據

    return 0;
}

六、刪除共享內存

當我們不再需要使用共享內存時，需要使用shmctl函數將其從系統中刪除。

shmctl函數的定義如下：

#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>

int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);

要刪除共享內存，需要先將其從進程地址空間中分離，然後調用shmctl函數將其刪除。例如，以下示例展示了如何刪除前面創建的共享內存：

#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>

#define SHM_SIZE 1024

int main()
{
    key_t key;
    int shmid;
    char *shm, *s;
    struct shmid_ds shmds;

    key = ftok(".", 'a');

    shmid = shmget(key, SHM_SIZE, IPC_CREAT | 0666);  //創建共享內存

    if (shmid == -1) {
        perror("shmget");
        return 1;
    }

    shm = shmat(shmid, NULL, 0);   //將共享內存附加到進程地址空間

    if (shm == (char *) -1) {
        perror("shmat");
        return 1;
    }

    strcpy(shm, "hello, world");   //在共享內存中寫入數據

    shmdt(shm);   //將共享內存從進程地址空間中分離

    shmctl(shmid, IPC_RMID, &shmds);   //刪除共享內存

    return 0;
}

七、小結

本文從key、size和shmflg三個參數的介紹入手，對shmget函數做了詳細的講解，並通過代碼示例闡述了共享內存的創建、寫入、讀取和刪除等操作。在實際開發中，共享內存作為一種高效的進程間通信方式，可以有效地提高程序的性能和並發能力。