《精通Unix下C语言编程与项目实践》之八
共享内存的系统调用
作者：朱云翔，胡平
14.2.1 共享内存的系统调用
共享内存的基本系统调用包括创建共享内存、映射共享内存和释放共享内存映射三种，分别由函数shmget、函数shmat和函数shmdt完成。
1. 共享内存的创建
在Unix中，可以使用函数shmget来创建或获取共享内存，它的原型如下：
#include <sys/shm.h>
int shmget (key_t key, size_t size, int shmflg);
函数shmget创建一个新的共享内存，或者访问一个已经存在的共享内存。参数key是共享内存的关键字。size指定了该共享内存的字节大小。参数shmflg的含义与消息队列函数msgget中参数msgflg的含义相类似。它的低9位决定了共享内存属主、属组和其它用户的访问权限，取值与表6-4的文件权限参数类似，但执行权限无意义。它的其它位指定了共享内存的创建方式，其取值与含义如表14-1所示：
表14-1 消息队列创建方式参数
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参数
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描述
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IPC_CREAT
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创建共享内存，如果共享内存已经存在，就获取该共享内存的标识号。
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IPC_EXCL
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与宏IPC_CREAT一起使用，单独使用无意义，此时只能创建一个不存在的共享内存，如果内存已存在，则调用失败。
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与消息队列类似，当参数key的取值为IPC_PRIVATE时，将创建关键字为0的共享内存，Unix内核可以同时存在多个关键字为0的共享内存。
函数shmget调用成功时，返回共享内存的标识符，否则返回-1。
例1. 创建关键字为0x1234，访问权限为0666，占用空间10K的共享内存，如果已存在则返回其标识号。
int shmid;
shmid = shmget(0x1234, 10*1024, 0666|IPC_CREAT);
例2. 创建关键字为0x1234，访问权限为0666，占用空间10K的共享内存，如果已存在则报错。
int shmid;
shmid = shmget(0x1234, 10*1024, 0666|IPC_CREAT|IPC_EXCL);
2. 共享内存的映射
与消息队列和信号量不同，共享内存在获取标识号后，仍需调用函数shmat将共享内存段映射到进程地址空间后才可以访问。函数shmat的原型如下：
#include <sys/shm.h>
void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg);
函数shmat将标识号为shmid共享内存映射到调用进程的地址空间中，映射的地址由参数shmaddr和shmflg共同确定，其规则为：
(1) 如果参数shmaddr取值为NULL，系统将自动确定共享内存链接到进程空间的首地址。
(2) 如果参数shmaddr取值不为NULL且参数shmflg没有指定SHM_RND标志，系统将使用地址shmaddr链接共享内存。
(3) 如果参数shmaddr取值不为NULL且参数shmflg指定了SHM_RND标志位，系统将地址shmaddr对齐后链接共享内存。其中选项SHM_RND的意思是取整对齐，常数SHMLBA代表了低边界地址的倍数，公式“shmaddr - (shmaddr % SHMLBA)”的含义是将地址shmaddr移动到低边界地址的整数倍上。
以上规则可归纳如表14-2所示：
表14-2 共享内存地址映射规则
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shmaddr
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shmflg
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映射地址
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NULL
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系统自动
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非NULL
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未置SHM_RND标志位
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shmaddr
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非NULL
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置SHM_RND标志位
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shmaddr - (shmaddr % SHMLBA)
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【实践经验】在绝大多数情况下，我们指定参数shmaddr值为NULL，以便系统自动选择映射地址。
除了SHM_RND标志，参数shmflg还可以设置SHM_RDONLY标志位，此时共享内存将以只读的方式映射到内存地址中。
函数shmat调用成功时返回共享内存映射空间的起始地址，否则返回-1并置errno错误信息。
例1. 将创建关键字为0x1234，占用空间10K的共享内存，链接到进程中。
int shmid;
char *pmat;
shmid = shmget(0x1234, 10*1024, 0666|IPC_CREAT);
pmat = shmat(shmid, 0, 0);
指针pmat指向共享内存映射空间的首地址。
3. 共享内存的释放
当进程不再需要共享内存时，可以使用函数shmdt释放共享内存映射，其原型如下：
#include <sys/shm.h>
int shmdt(const void *shmaddr);
函数shmdt释放进程在地址shmaddr处映射的共享内存，参数shmaddr必须为函数shmget的返回值。本函数调用成功时返回0，否则返回-1。
共享内存中有一个映射链接数，进程调用shmat成功时该链接数值自动增加1。调用函数shmdt并不能删除共享内存，它仅仅删除共享内存在进程中的一个链接，并将该共享内存映射数减1。
共享内存可以被进程映射多次，每次映射的首地址是不一样的。进程结束时，系统将自动检查进程中映射的共享内存并释放该映射。
【实践经验】虽然系统会自动释放共享内存在进程中的链接，但显式的调用shmdt释放内存映射是一个良好的编程习惯。
例1. 释放进程中地址paddr处的共享内存映射。
char *paddr;
int ret;
…………………………
ret = shmdt(paddr);
本文转自 zhuyunxiang 51CTO博客，原文链接：http://blog.51cto.com/zhuyunxiang/137221，如需转载请自行联系原作者
