共享内存的特点

优点：是所有进程通信中速度最快的，并且不像原来管道的那种需要定义一个buffer来储存数据，减少拷贝次数。

相比较于管道，数据传输进管道需要拷贝一次，数据传出数据需要拷贝一次，而共享内存不用。

共享内存的缺点：

不给我们进行同步和互斥的操作，也就是没有对数据进行任何保护。没任何规定，没有写也读，写到一半也会去读，这种情况就要用信号量去处理了。

那么如何实现呢？

写完，通知读端读取

没通知的时候让server等待

如果不通过信号量，可以用两个匿名管道进行操作，思路：

两个进程写和读之前遵守管道的规则，没有不能读，满了不能写等等。

共享内存的内核结构

之前在介绍shmctl接口中，文档已经显示了共享内存的数据结构了：

那么我们怎么拿到这些属性呢？

通过这个选项，来拷贝内核的数据结构然后传出来。

其中key是在第一个数据结构的第一个成员的数据结构当中，这相当于又做了一层封装。

这里还有一个重点，如果我们将共享内存的大小改成4097会怎么样？

那么显示这块内存的数据结构是4097的大小，但是实际物理内存以你为是按照每次最少开辟4KB大小算的（内存划分内存块的基本单位），所以一般都是开辟4KB的整数倍，这里显示是4097只是因为他是数据结构，实际上多出了4KB-1的空间大小，内核这里会给我们向上取整。

这里要按照数据结构的大小才能算是我们能用的大小，这里内核给的和能用多少是两码事。

system V消息队列（了解）

消息队列提供了一个从一个进程向另外一个进程发送一块数据的方法。

每个数据块都被认为是有一个类型，接收者进程接收的数据块可以有不同的类型值特性方面。

IPC资源必须删除，否则不会自动清除，除非重启，所以system V IPC资源的生命周期随内核。

用这个接口可以获取消息队列：

返回值是创建好的消息队列的标识符。

下面这个是消除消息队列。

这是消息队列的数据结构。

也可以理解为是一个链式结构。

想查看消息队列用：ipcs -q

system V——初识信号量

想查看信号量用：ipcs -s

信号量的预备概念

在了解信号量之前先了解这些概念：

信号量是什么？本质是一个计数器，通常用来表示公共资源中，资源数量的多少问题的。

公共资源：被多个进程可以同时访问的资源。

访问没有保护的公共资源：会导致数据不一致的问题，比如正在写的时候，另一个进程已经读了。

我们未来将被保护起来的公共资源：临界资源，有大部分的资源是独立的。

资源是什么：内存，文件，网络等。只要是被使用的就算。那么如何被使用呢？一定是该进程有对应的代码来访问这部分资源，在访问的时候会被保护起来，这部分代码被称为临界区，其他没有访问这部分公共资源的叫做非临界区。

例如：

红框这里是在打印p这个共享内存的内容，这个就是临界区，其他代码就是非临界区。

那么如何保护呢？同步&&互斥：

这里先了解什么是互斥，其实就是当有两个进程想访问一分公共资源时，不能两个同时一起访问，要等一个访问完之后另一个才能进行访问。

原子性：要么不做，要么就做完。这个叫做原子性。比如，A给B微信转钱，A 转了 B 50，但是50没有发送到B的账户里面，反而A的账户扣了50，这样是很不合理的，所以这里就要用原子性，要么转钱转过去A账户扣50，要么转钱失败A账户一分都不少，只有这两种结果。

信号量和这些有什么关系呢信号量主要就是完成同步互斥和原子性的！

理解信号量

那么在深入了解一下信号量是什么，信号量虽然是一个计数器，但是不可能是一个进程的全局变量。

假设：

信号量是售票的处，他有100张票。

公共资源是电影院的座位，有100个。

那么如果我买完票了，座位号是1，我没有坐到这个位置上，但是这个位置也是属于我的。

也就是说我相当于对这个1号位置进行了预定，也就是说我们申请资源的时候要进行预定。

并且，座位只有100张，不能卖100张以上的票。

那么我们定义票数是count = 100；

卖出去一张是count–，如果if(count == 0) 就不卖了;

那么你公共资源可以分为两种：

1.作为一个整体使用。（管道）

2.划分成为一个一个的资源子部分。（食堂打饭不可能只开放一个窗口打饭，一个人打完另一个人进，这样是不行的，所以要将食堂分成多个窗口打饭）

那么如果买到票了，电影院一定让你进入，买不到票电影院不会让你进入，这就属于一种保护。

也就是对于临界资源进行的一种保护，这就是信号量。

那么信号量–叫做预定资源，++就是释放资源。

也就是说在申请公共资源的时候，所有进程都要通过信号量申请，那么前提是所有进程看到的都是同一个信号量，也就是说信号量本身就是一个公共资源，那么信号量如何确保自己的安全呢？

上面说了，- - 是预定资源++是释放资源，这些操作是让这个信号量变化的途径，这里信号量中的这两个操作是原子性的。

预定资源是P操作，释放资源是V操作。这就是PV操作。

也就是说信号量在system V版本中同时被多个进程看到，必须匹配两个操作，一个是P操作，一个是V操作。

那么如果一个信号量初始值为1是什么意思呢？

这就说明这个公共资源是一个整体资源了。

这个也叫做二元信号量，主要提供互斥作用的。

信号量的接口与结构

申请信号量。

第二个参数是申请几个信号量，第三个参数依旧是选项。

返回值是返回一个信号量的集合。

如果不想用某个信号量了，用这个接口：

第一个参数是信号量对应的id，第二个参数是信号量的下标（第九个就填9，不想填就填0），第三个参数是选项了：

很多个，不一一列举了，也可以去获取信号量的信息。

信号量的数据结构：

那么怎么对信号量进行PV操作呢？

第一个参数是指定的信号量，第二个参数是选项，1是++，-1是- -。

第三个参数是代表要第二个参数的结构体有多少个，假如说之前申请了10个信号量，那么这里填写10，然后就可以写一个第二个参数类型的数组里面有10个这种类型的数据，对这10个信号量集合做PV操作。（这就像买电影票可以买很多张不同的电影票一样）

IPC资源的组织方式

这里其实我们已经发现了，共享内存的数据结构，消息队列的数据结构，信号量的数据结构，他们的接口相似度非常高！

这就说明，他们属于system V标准的进程通信。

他们的第一个成员，全都是这一种结构：

我们可以用一个指针数组来组织这个数据结构：

我们只要将这三个不同的数据结构中第一个成员放进这个数组中就可以了。

因为，结构体第一个成员的地址是和这个结构体对象本身的地址是相同的。

也就是说如果未来想访问共享内存的数据结构，直接将perms数组中第一个元素取出来，然后强制转换成共享内存数据结构的构造体就可以了！

C++多态就是通过这个思维创建出来的！