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:

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);

第一个是映射共享内存的函数,参数说明:

  1. addr: 需要映射的共享内存起始地址,一般来说传入NULL。
  2. len: 映射出来的共享内存块大小。
  3. prot: 内存权限,长用的权限是PROT_READ | PROT_WRITE,表示可读可写。
  4. 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。
  5. fd: 共享内存文件的文件描述符。
  6. 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;
}

代码中信号量的作用是确保子进程在父进程执行完成后才执行,父进程先把共享内存的数据加1,然后子进程读取共享内存的数据应该要变成12346。

执行结果符合预期:

最后修改:2020 年 02 月 23 日
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