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1、1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
2、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
3、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
4、*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
5、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); 2shmid：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
6、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
7、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_des
8、troy(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 ALGOriginalTaskpublic:uint8 algorithm; /算法，在 global.h 中定义uint8 encodeType; /编码类型 0：UTF8，1：UCS2uint32 cipher_num; /密文数目uint32 cipher_len; /密文长度char ciph
9、er128256; /密文最多 128 个uint8 salt_len; /盐的长度char salt12832;/最多 128 个，最长 32 字节char re32256;uint8 plainfile_num;pthread_mutex_t mutex;/读写共享内存互斥量;3class ALGResultpublic:bool init();ALGResult() ;ALGResult() ;struct timeval ts;struct timeval te;uint8 success_num;uint8 algorithm;uint8 cipher_len;char cipher
10、128256; char salt12832;char ret_plainMAX_CIPHER_NUMMAX_PLAIN_LEN; ;2. 使用 fork()在父进程中产生子进程，通过系统调用 execve()调用另外可执行程序 ALG.out,将ALGOriginalTask 中的数据写入共享内存后，再在 ALG.out 中通过接收到的 shmid 获取共享内存进行读取。最后在 ALG.out 中将 ALGResult 中的数据写入共享内存，再由父进程读取结果。父进程代码：int main(int argc, char *argv)pid_t pid;/子进程 IDint shmid;/共享
11、内存 IDALGOriginalTask* ALG_shm_addr=NULL;ALGResult* ALG_Result_shm_addr=NULL;void* shm_addr=NULL;/共享内存首地址/char buffsizeof(ALGOriginalTask);if (shmid=shmget(IPC_PRIVATE,sizeof(ALGOriginalTask)+sizeof(ALGResult),IPC_CREAT|0640)plainfile_path;string plain_offset=itoa(ALG_task-plain_offset);string plain_
12、num=itoa(ALG_task-plain_num);string plain_len=itoa(ALG_task-plain_len);cout(shm_addr);/向共享内存写入参数pthread_mutex_init( pthread_mutex_lock(/初始化 originalTask coutalgorithm:algorithmalgorithm=ALG_original_task-algorithm;ALG_shm_addr-encodeType=ALG_original_task-encodeType;ALG_shm_addr-cipher_num=ALG_origi
13、nal_task-cipher_num;ALG_shm_addr-cipher_len=ALG_original_task-cipher_len;ALG_shm_addr-salt_len=ALG_original_task-salt_len;/memcpy(ALG_shm_addr-task_name,ALG_original_task-task_name,20);memcpy(ALG_shm_addr-cipher,ALG_original_task-cipher,128*256);5memcpy(ALG_shm_addr-salt,ALG_original_task-salt,128*3
14、2);memcpy(ALG_shm_addr-re,ALG_original_task-re,32*256);pthread_mutex_unlock(waitpid(pid,NULL,0);/等待子进程计算结束，从共享内存读取返回结果ALG_Result_shm_addr=static_cast(shm_addr);/设置共享内存格式/读取共享内存数据，即计算结果memcpy(memcpy(ALG_Result-success_num=ALG_Result_shm_addr-success_num;memcpy(ALG_Result-ret_plain,ALG_Result_shm_addr
15、-ret_plain,128*64);/删除父进程的共享内存映射地址if (shmdt(shm_addr)algorithm=ALG_original_task-algorithm;memcpy(ALG_Result-cipher,ALG_original_task-cipher,128*256);memcpy(ALG_Result-salt,ALG_original_task-salt,128*32);cout(shm_addr);/waiting for the parent write data to share memorycoutalgorithm=0)break;coutmutex
16、);/lock waiting for parent process finish the writing of share memorygpr_Info-algorithm=ALG_shm_addr-algorithm;gpr_Info-encodeType=ALG_shm_addr-encodeType;gpr_Info-cipher_num=ALG_shm_addr-cipher_num;gpr_Info-cipher_len=ALG_shm_addr-cipher_len;gpr_Info-plain_len=atoi(argv5);gpr_Info-salt_len=ALG_shm_addr-salt_len;memcpy(gpr_Info-salt,ALG_shm_addr-salt,128*32
