多进程编程 - 共享内存 _共享内存

共享内存是最高效的IPC机制，因为它不涉及进程之间的任何数据传输。这种高效率带来的问题是，我们必须用i其他辅助手段来同步进程对共享内存的访问，否则会产生竞态条件。因此，共享内存通常和其他进程间通信方式一起使用。
linux共享内存的API都定义在sys/shm.h头文件中，包括4个系统调用：shmget、shmat、shmdt和shmctl 。
shmget系统调用shmget系统调用创建一段新的共享内存，或者获取一段已经存在的共享内存。定义如下：
#include <sys/shm.h>int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);和semget系统调用一样，key参数是一个键值，用来标识一段全局唯一的共享内存。size参数指定共享内存的大小，单位是字节。如果是创建新的共享内存，则size值必须指定。如果是获取已经存在的共享内存，则可以把size设置为0 。
shmflg参数的使用和含义与semget系统调用的sem_flags参数相同。不过shmget支持两个额外的标志：

SHM_HUGETLB：类似于mmap的MAP_HUGETLB标志，系统将使用“大页面”来为共享内存分配空间
SHM_NORESERVE：类似于mmap的MAP_NORESERVE，不为共享内存保留交换分区（swap空间）。这样，当物理内存不足的时候，对该共享内存执行写操作将触发SIGSEGV信号。

shmget成功时返回一个正整数值，它是共享内存的标识符。shmget失败时返回-1，并设置errno 。
如果shmget用于创建共享内存，则这段共享内存的所有自己都被初始化为0，与之关联的内核数据结构shmid_ds将被创建并初始化。shmid_ds结构体的定义如下：

struct shmid_ds{struct ipc_prem shm_prem;/*共享内存的操作权限*/size_t shm_segsz;/*共享内存大小，单位是字节*/__time_t shm_atime;/*对这段内存最后一次调用shmat的时间*/__time_t shm_dtime;/*对这段内存最后一次调用shmdt的时间*/__time_t shm_ctime;/*对这段内存最后一次调用shmctl的时间*/__pid_t shm_cpid;/*创建者PID*/__pid_t shm_lpid;/*最后一次执行shmat或shmdt操作的进程PID*/shmatt_t shm_nattach;/*目前关联到此共享内存的进程数量*//*省略一下填充字段*/}

shmget对shmid_ds结构体的初始化包括：

将shm_perm.cuid和shm_perm.uid设置为调用进程的有效用户ID
将shm_perm.cgid和shm_perm.gid设置为调用进程的有效组ID
将shm_perm.mode的最低9位设置为shmflg参数的最低9位
将shm_segsz设置为size
将shm_lpid、shm_nattach、shm_atime、shm_dtime设置为0
将shm_ctime设置为当前的时间

shmat和shmdt调用共享内存被创建/获取之后，我们不能立即访问它，而是需要先将它关联到进程的地址空间中。使用完共享内存之后，我们也需要将它从进程地址空间中分离。这两项任务分别由两个系统调用实现：

#include <sys/shm.h>
void* shmat(int shm_id，const void *shm_addr, int shmflg);
int shmdt(const void* shm_addr);

其中，shm_id参数是由shmget调用返回的共享内存标识符。
shm_addr参数指定将共享内存关联到进程的哪块地址空间，最终的效果还受到shmflg参数的可选标志SHM_RND影响：

如果shm_addr为NULL，则被关联的地址由操作系统选择。这是推荐的做法，以确保代码的可移植性。
如果shm_addr非空，并且SHM_RND标志未被设置，则共享内存被关联到addr指定的地址处。
如果shm_addr非空，并且设置了SHM_RND标志，则被关联的地址是[shm_addr - (shm_addr % SHMLBA)] 。SHMLBA的含义是“段低端边界地址倍数”（Segment Low Boundary Address Multiple），它必须是内存页面大小PAGE_SIZE的整数倍。现在的Linux内核中，它等于一个内存页大小。SHM_RND的含义是圆整（round），即将共享内存被关联的地址向下圆整到离shm_addr最近的SHMLBA的整数被地址处。

除了SHM_RND标志外，shmflg参数还支持如下标志：