system V共享内存API及示例

1. key_t ftok(const char *pathname, int proj_id);
   
   注意：
   1）pathname一定要在系统中存在
   2）pathname一定是使用进程能够访问的
   3）proj_id是一个1－255之间的一个整数值，典型的值是一个ASCII值。
   参考的是这个生成的key。
   
   
2. int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);-- 建立共享内存
   参数介绍：
   key_t key
   -----------------------------------------------
       key标识共享内存的键值:是一个整数(实际上是int型的)，当key为 0/IPC_PRIVATE。 当key的取值为IPC_PRIVATE，是一种特殊情况。每个进程都可以用键值0建立一个专供其私用的共享内存，函数shmget()将无条件创建一块新的共享内存；如果key的取值为0，而参数shmflg中设置了IPC_PRIVATE这个标志，则同样将创建一块新的共享内存。
       在IPC的通信模式下，不管是使用消息队列还是共享内存，甚至是信号量，每个IPC的对象(object)都有唯一的名字，称为“键”(key)。通过 “键”，进程能够识别所用的对象。“键”与IPC对象的关系就如同文件名称之于文件，通过文件名，进程能够读写文件内的数据，甚至多个进程能够共用一个文 件。而在IPC的通讯模式下，通过“键”的使用也使得一个IPC对象能为多个进程所共用。
       Linux系统中的所有表示System V中IPC对象的数据结构都包括一个ipc_perm结构，其中包含有IPC对象的键值，该键用于查找System V中IPC对象的引用标识符。如果不使用“键”，进程将无法存取IPC对象，因为IPC对象并不存在于进程本身使用的内存中。
       通常，都希望自己的程序能和其他的程序预先约定一个唯一的键值，但实际上并不是总可能的成行的，因为自己的程序无法为一块共享内存选择一个键值。因此，在 此把key设为IPC_PRIVATE，这样，操作系统将忽略键，建立一个新的共享内存，指定一个键值，然后返回这块共享内存IPC标识符ID。而将这个 新的共享内存的标识符ID告诉其他进程可以在建立共享内存后通过派生子进程，或写入文件或管道来实现。
   

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   注意:键值和标识号是两码事。用文件系统打比方，则键值类似于文件名，而标识号类似于打开文件号。
   

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   int size(单位字节Byte)
   -----------------------------------------------
       size是要建立共享内存的长度。所有的内存分配操作都是以页为单位的。所以如果一段进程只申请一块只有一个字节的内存，内存也会分配整整一页(在 i386机器中一页的缺省大小PACE_SIZE=4096字节)这样，新创建的共享内存的大小实际上是从size这个参数调整而来的页面大小。即如果 size为1至4096，则实际申请到的共享内存大小为4K(一页)；4097到8192，则实际申请到的共享内存大小为8K(两页)，依此类推。
   int shmflg
   -----------------------------------------------
       shmflg主要和一些标志有关。其中有效的包括IPC_CREAT和IPC_EXCL，它们的功能与open()的O_CREAT和O_EXCL相当。
       IPC_CREAT   如果共享内存不存在，则创建一个共享内存，否则打开操作。
       IPC_EXCL    只有在共享内存不存在的时候，新的共享内存才建立，否则就产生错误。
   
       如果单独使用IPC_CREAT，shmget()函数要么返回一个已经存在的共享内存的操作符，要么返回一个新建的共享内存的标识符。如果将 IPC_CREAT和IPC_EXCL标志一起使用，shmget()将返回一个新建的共享内存的标识符；如果该共享内存已存在，或者返回-1。 IPC_EXEL标志本身并没有太大的意义，但是和IPC_CREAT标志一起使用可以用来保证所得的对象是新建的，而不是打开已有的对象。对于用户的读 取和写入许可指定SHM_R和SHM_W,(SHM_R>3)和(SHM_W>3)是一组读取和写入许可，而(SHM_R>6)和(SHM_W>6)是全局读取和写入许可。
   （｀｀模式标志：9个bit的标志，和系统的文件权限使用相同的标志，不过执行标志无效。这些标志定义在中。）
   返回值
   -----------------------------------------------
   成功返回共享内存的标识符；不成功返回-1，errno储存错误原因。
       EINVAL        参数size小于SHMMIN或大于SHMMAX。
       EEXIST        预建立key所致的共享内存，但已经存在。
       EIDRM         参数key所致的共享内存已经删除。
       ENOSPC        超过了系统允许建立的共享内存的最大值(SHMALL )。
       ENOENT        参数key所指的共享内存不存在，参数shmflg也未设IPC_CREAT位。
       EACCES        没有权限。
       ENOMEM        核心内存不足。
   
   
3. struct shmid_ds
   -----------------------------------------------
       shmid_ds数据结构表示每个新建的共享内存。当shmget()创建了一块新的共享内存后，返回一个可以用于引用该共享内存的shmid_ds数据结构的标识符。
   
   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
   -----------------------------------------------
       对于每个IPC对象，系统共用一个struct ipc_perm的数据结构来存放权限信息，以确定一个ipc操作是否可以访问该IPC对象。
   
       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;
   };
   
   
   示例：
   

   要运行程序，需要在当前目录下建立一个share文件，share是一个空文件，没有任何意义，只是函数ftok需要一个文件名作参数，ftok另一个参数可以为任何数字。

   程序运行后，分为父子进程，子进程申请共享内存，然后等待父进程继续执行，父进程首先等待子进程申请到共享内存标识，然后输出共享内存中的内容，为了演示共享内存可以随时更新，程序中在子进程里产生随机数写入共享内存供父进程读取。
   代码如下：

   #include
   #include
   #include
   #include

   #include
   #include
   #include
   #include
   #include

   int shmID;
   char * buf;
   
   void finalize(int signo)
   {
   shmctl(shmID,IPC_RMID,NULL);
   
   exit(0);
   }

   int main()
   {
   int i = 1;  
   key_t shmKey;
   
   signal(SIGINT,finalize);
   signal(SIGTERM,finalize);
   
   if(fork() == 0) //子进程
   {  
      shmKey = ftok("share",16);   //可以使用任何大于0的数字，如果名字和数相同，则产生的key相同。
      if(shmKey == -1)
      {
       printf("创建key出错\n");
       exit(-1);
      }
     
      shmID = shmget(shmKey,20,IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0666);
      if(shmID == -1)
      {
       printf("创建共享标识出错\n");
       exit(-1);
      }
     
      sleep(2); //等待父进程执行，好显示第一行为空。
      while(1)
      {
       buf = (char *)shmat(shmID,NULL,0);
       srandom(time(NULL));
       sprintf(buf,"%d",random());
       shmdt(buf);  
      }
   }
   else   //父进程
   {
      sleep(1); //让子进程先执行，以建立内存映射。
     
      shmKey = ftok("share",16);   //可以使用任何大于0的数字，如果名字和数相同，则产生的key相同。
      if(shmKey == -1)
      {
       printf("创建key出错\n");
       exit(-1);
      }
     
      shmID = shmget(shmKey,20,0); //0表示如果shmKey映射的不存在则报错。
      if(shmID == -1)
      {
       printf("引用共享标识出错\n");
       exit(-1);
      }
     
      while(1)
      {
       buf = (char *)shmat(shmID,NULL,0);
       printf("%d. 现在共享内存中的内容为：%s\n",i++,buf);
       shmdt(buf);
       sleep(1);
      }
   }

   return 0;
   }

参考文献：http://www.ibm.com/developerworks/cn/aix/library/au-ipc/index.html