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shm*()--共享記憶體操作函式

要使用共享記憶體,應該有如下步驟:
1.開闢一塊共享記憶體 shmget()
2.允許本程序使用共某塊共享記憶體 shmat()
3.寫入/讀出
4.禁止本程序使用這塊共享記憶體 shmdt()
5.刪除這塊共享記憶體 shmctl()或者命令列下ipcrm

系統建立IPC通訊(如訊息佇列、共享記憶體時)必須指定一個ID值。通常情況下,該id值通過ftok函式得到。

ftok原型如下:

key_t ftok( char * fname, int id )

fname就時你指定的檔名(該檔案必須是存在而且可以訪問的),id是子序號,雖然為int,但是隻有8個位元被使用(0-255)。

當成功執行的時候,一個key_t值將會被返回,否則 -1 被返回。

shmkey = ftok( "mcut" , 'a' ); // 計算識別符號

#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);


key_t key
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    key標識共享記憶體的鍵值: 0/IPC_PRIVATE。 當key的取值為IPC_PRIVATE,則函式shmget()將建立一塊新的共享記憶體;如果key的取值為0,而引數shmflg中設定了IPC_PRIVATE這個標誌,則同樣將建立一塊新的共享記憶體。
    在IPC的通訊模式下,不管是使用訊息佇列還是共享記憶體,甚至是訊號量,每個IPC的物件(object)都有唯一的名字,稱為“鍵”(key)。通過“鍵”,程序能夠識別所用的物件。“鍵”與IPC物件的關係就如同檔名稱之於檔案,通過檔名,程序能夠讀寫檔案內的資料,甚至多個程序能夠共用一個檔案。而在IPC的通訊模式下,通過“鍵”的使用也使得一個IPC物件能為多個程序所共用。
    Linux系統中的所有表示System V中IPC物件的資料結構都包括一個ipc_perm結構,其中包含有IPC物件的鍵值,該鍵用於查詢System V中IPC物件的引用識別符號。如果不使用“鍵”,程序將無法存取IPC物件,因為IPC物件並不存在於程序本身使用的記憶體中。
    通常,都希望自己的程式能和其他的程式預先約定一個唯一的鍵值,但實際上並不是總可行的,因為自己的程式無法為一塊共享記憶體選擇一個鍵值。因此,在此把key設為IPC_PRIVATE,這樣,作業系統將忽略鍵,建立一個新的共享記憶體,指定一個鍵值,然後返回這塊共享記憶體IPC識別符號ID。而將這個新的共享記憶體的識別符號ID告訴其他程序可以在建立共享記憶體後通過派生子程序,或寫入檔案或管道來實現。


int size(單位位元組Byte)


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    size是要建立共享記憶體的長度。所有的記憶體分配操作都是以頁為單位的。所以如果一段程序只申請一塊只有一個位元組的記憶體,記憶體也會分配整整一頁(在i386機器中一頁的預設大小PACE_SIZE=4096位元組)這樣,新建立的共享記憶體的大小實際上是從size這個引數調整而來的頁面大小。即如果size為1至4096,則實際申請到的共享記憶體大小為4K(一頁);4097到8192,則實際申請到的共享記憶體大小為8K(兩頁),依此類推。


int shmflg
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    shmflg主要和一些標誌有關。其中有效的包括IPC_CREAT和IPC_EXCL,它們的功能與open()的O_CREAT和O_EXCL相當。
    IPC_CREAT   如果共享記憶體不存在,則建立一個共享記憶體,否則開啟操作。
    IPC_EXCL    只有在共享記憶體不存在的時候,新的共享記憶體才建立,否則就產生錯誤。

    如果單獨使用IPC_CREAT,shmget()函式要麼返回一個已經存在的共享記憶體的操作符,要麼返回一個新建的共享記憶體的識別符號。如果將IPC_CREAT和IPC_EXCL標誌一起使用,shmget()將返回一個新建的共享記憶體的識別符號;如果該共享記憶體已存在,或者返回-1。IPC_EXEL標誌本身並沒有太大的意義,但是和IPC_CREAT標誌一起使用可以用來保證所得的物件是新建的,而不是開啟已有的物件。對於使用者的讀取和寫入許可指定SHM_R
SHM_W,(SHM_R>3)和(SHM_W>3)是一組讀取和寫入許可,而(SHM_R>6)和(SHM_W>6)是全域性讀取和寫入許可。


返回值
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成功返回共享記憶體的識別符號;不成功返回-1,errno儲存錯誤原因。
    EINVAL        引數size小於SHMMIN或大於SHMMAX。
    EEXIST        預建立key所致的共享記憶體,但已經存在。
    EIDRM         引數key所致的共享記憶體已經刪除。
    ENOSPC        超過了系統允許建立的共享記憶體的最大值(SHMALL )。
    ENOENT        引數key所指的共享記憶體不存在,引數shmflg也未設IPC_CREAT位。
    EACCES        沒有許可權。
    ENOMEM        核心記憶體不足。


struct shmid_ds
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    shmid_ds資料結構表示每個新建的共享記憶體。當shmget()建立了一塊新的共享記憶體後,返回一個可以用於引用該共享記憶體的shmid_ds資料結構的識別符號。

include/linux/shm.h

    struct shmid_ds {
        struct ipc_perm    shm_perm;      /* operation perms */
        int                shm_segsz;     /* size of segment (bytes) */
        __kernel_time_t    shm_atime;     /* last attach time */
        __kernel_time_t    shm_dtime;     /* last detach time */
        __kernel_time_t    shm_ctime;     /* last change time */
        __kernel_ipc_pid_t shm_cpid;      /* pid of creator */
        __kernel_ipc_pid_t shm_lpid;      /* pid of last operator */
        unsigned short     shm_nattch;    /* no. of current attaches */
        unsigned short     shm_unused;    /* compatibility */
        void               *shm_unused2; /* ditto - used by DIPC */
        void               *shm_unused3; /* unused */
    };


struct ipc_perm
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    對於每個IPC物件,系統共用一個struct ipc_perm的資料結構來存放許可權資訊,以確定一個ipc操作是否可以訪問該IPC物件。

    struct ipc_perm {
        __kernel_key_t   key;
        __kernel_uid_t   uid;
        __kernel_gid_t   gid;
        __kernel_uid_t   cuid;
        __kernel_gid_t   cgid;
        __kernel_mode_t mode;
        unsigned short   seq;
};