共享内存+互斥量实现linux进程间通信

共享内存+互斥量实现linux进程间通信

一、共享内存简介

共享内存是进程间通信中高效方便的方式之一。共享内存允许两个或更多进程访问同一块内存，就如同malloc() 函数向不同进程返回了指向同一个物理内存区域的指针，两个进程可以对一块共享内存进行读写。

共享内存并未提供进程同步机制，使用共享内存完成进程间通信时，需要借助互斥量或者信号量来完成进程的同步。这里说一下互斥量与信号量的区别。互斥量用于线程的互斥，信号量用于线程的同步，这是互斥量与信号量的本质区别，其次信号量实现互斥量的功能。

本文结合个人实际项目需求，采用互斥量实现进程间访问共享内存的互斥，即同一时刻只能允许一个进程对共享内存进行写操作。

二、使用系统调用完成共享内存的申请、连接、分离和删除

共享内存函数由shmget、shmat、shmdt、shmctl四个函数组成。使用时需要包含#include

、#include 、#include 和。

1.共享内存的申请

使用shmget()完成共享内存的申请，函数原型如下：

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

key：共享内存的标识符，大于0的32位整数。若是父子关系的进程间通信，这个标识符用IPC_PRIVATE，若进程没有关系，可自行定义。

size：共享内存大小，单位Byte。

shmflg：共享内存的模式(mode)，包括三部分，第一部分是：无指定标示符的共享内存是否创建，由0（只获取）或IPC_CREAT（未创建则新建）决定。第二部分：IPC_EXCL（若已创建，则报错）。第三部分：权限标识，由八进制表示，如0640，第一个0是八进制数标识，第一个6（4+2）表示拥有者的权限读和写，第二个4表示同组权限写，第3个0表示他人的权限。这三部分由算数或运算符|拼接组成shmflg，如IPC_CREAT|0640。

成功时返回共享内存的ID，失败时返回-1。

2.共享内存的连接

使用shmat()函数将已经申请好的共享连接到当前进程的地址空间，函数原型如下：

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

shmid：共享内存标识符。

shmaddr:指定进程使用共享内存的起始地址，直接指定为NULL让内核自己决定一个合适的地址位置。

shmflg:SHM_RDONLY为只读模式，其他为读写模式，通常设置为NULL。

成功时，这个函数返回共享内存的起始地址。失败时返回-1。

3.共享内存的分离

使用sdmdt()函数将已连接的共享内存与进程分离，功能与shmat()相反，函数原型如下：int shmdt(const void *shmaddr);

shmaddr:连接的共享内存的起始地址。成功时返回0。失败时返回-1。

4.共享内存的删除

shmctl() 控制对这块共享内存的使用，包括删除。函数原型如下：

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

shmid：共享内存的ID。

command：是控制命令，IPC_STAT（获取共享内存的状态）、IPC_SET（改变共享内存的状态）IPC_RMID （删除共享内存）。

buf：一个结构体指针。Command设置为IPC_STAT的时候，取得的状态放在这个结构体中。如果要改变共享内存的状态，由这个结构体指定。

返回值：成功：0，失败：-1。

三、使用互斥量完成父子进程对共享内存的互斥访问

在共享内存中申明互斥量pthread_mutex_t mutex，需要包含头文件。使用时的步骤是：

第一步：初始化互斥量，使用pthread_mutex_init()函数，函数原型如下：

int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *restrict mutex,const pthread_mutexattr_t *restrict attr);

使用方法pthread_mutex_init(&mutex,NULL)。函数成功返回0，失败返回非0。

第二步：对互斥量进程上锁，使用pthread_mutex_lock()函数，函数原型如下：

int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);

函数成功返回0，错误返回非0的错误代码。

第三步：pthread_mutex_unlock()对已经上锁的mutex进行解锁，pthread_mutex_lock()成对出现，函数原型如下：

int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex)。

函数成功返回0，错误返回非0的错误代码。

第四步：如果最后不需要使用互斥量的话，使用pthread_mutex_destroy()销毁。函数原型如下：int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);

函数成功返回0，错误返回非0的错误代号。

四、示例源码

鄙人以实际项目开发过程中实现进程间通信的源码，为大家展示如何利用上面总结的系统调用接口

来实现进程间的通信。

1.定义存储成员变量的类，共享内存将用于存放该类的成员数据。

class ALGOriginalTask

{

public:

uint8 algorithm; //算法，在global.h中定义

uint8 encodeType; //编码类型0：UTF8，1：UCS2

uint32 cipher_num; //密文数目

uint32 cipher_len; //密文长度

char cipher[128][256]; //密文最多128个

uint8 salt_len; //盐的长度

char salt[128][32];//最多128个，最长32字节

char re[32][256];

uint8 plainfile_num;

pthread_mutex_t mutex;//读写共享内存互斥量

};

class ALGResult

{

public:

bool init();