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:
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;
}
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:
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