共享內存區域是被多個進程共享的一部分物理內存。如果多個進程都把該內存區域映射到自己的虛擬地址空間，則這些進程就都可以直接訪問該共享內存區域，從而可以通過該區域進行通信。共享內存是進程間共享數據的一種最快的方法，一個進程向共享內存區域寫入了數據，共享這個內存區域的所有進程就可以立刻看到其中的內容。這塊共享虛擬內存的頁面，出現在每一個共享該頁面的進程的頁表中。但是它不需要在所有進程的虛擬內存中都有相同的虛擬地址。
共享內存的實現，分為兩個步驟：
a. 創建共享內存，使用 shmget 函數。
b. 映射共享內存，將這段創建的共享內存映射到具體的進程空間去，使用 shmat 函數。
對於每個共享內存區，內核維護如下的信息結果，它定義在<sys/shm.h>頭文件中：
struct shmid_ds {
struct ipc_perm shm_perm; /* Ownership and permissions */
size_t shm_segsz; /* Size of segment (bytes) */
time_t shm_atime; /* Last attach time */
time_t shm_dtime; /* Last detach time */
time_t shm_ctime; /* Last change time */
pid_t shm_cpid; /* PID of creator */
pid_t shm_lpid; /* PID of last shmat(2)/shmdt(2) */
shmatt_t shm_nattch; /* current #attached */
shmat_t shm_cnattch; /* in-core #attached */
};
下面是ipc_per 結構，它含有本共享內存區的訪問權限。
struct ipc_perm {
key_t __key; /* Key supplied to shmget(2) */
uid_t uid; /* Effective UID of owner */
gid_t gid; /* Effective GID of owner */
uid_t cuid; /* Effective UID of creator */
gid_t cgid; /* Effective GID of creator */
unsigned short mode; /* Permissions + SHM_DEST and SHM_LOCKED flags */
unsigned short __seq; /* Sequence number */
};
1.shmget函數（創建共享內存）
shmget函數創建一個新的共享內存區，或者訪問一個已存在的共享內存區。
#include <sys/shm.h> int shmget(key_t key,size_t size,int oflag);
返回值是一個稱為共享內存區標識符的整數，其他三個shmXXX函數就用它來指代這個內存區。
key即可以是ftok的返回值，也可以是IPC_PRIVATE。
size以字節為單位指定內存區的大小。當時機操作為創建一個新的共享內存區時，必須指定一個不為0的size值。如果實際操作為訪問一個已存在的共享內存區，那麼size應為0.
oflag是讀寫權限的組合。它還可以與IPC_CREAT或IPC_CREAT | IPC_EXCL按位或。
當實際操作為創建一個新的共享內存區時，該內存區被初始化為size字節的0.
注意，shmget創建或打開一個共享內存區，但並沒有給調用進程提供訪問該內存區的手段。這是shmat函數的目的。
2.shmat函數（共享內存映射）
由shmget創建或打開一個共享內存區後，通過調用shmat把它附接到調用進程的地址空間。
#include <sys/shm.h> void* shmat(int shmid,const void *shmaddr,int flag);
其中shmid是由shmget返回的標識符。shmat的返回值是所指定的共享內存區在調用進程內的起始地址。確定這個地址的規則如下：
（1）如果shmaddr是一個空指針，那麼系統替調用者選擇地址。這是推薦的方法。
（2）如果shmaddr是一個非空指針，那麼返回地址取決於調用者是否給flag參數指定了SHM_RND值：
a.如果沒有指定SHM_RND，那麼相應的共享內存區附接到由shmaddr參數指定的地址；
b.如果指定了SHM_RND，那麼相應的共享內存附接到由shmaddr參數指定的地址向下捨入一個SHMLBA常值。LBA代表“低端邊界地址”。
默認情況下，只要調用進程具有某個共享內存區得讀寫權限，它附接該內存區後就能夠同時讀寫該內存區。flag參數中也可以指定SHM_RDONLY值，它限定只讀訪問。flag參數默認是0，表示共享內存可讀寫。
3.shmdt函數（共享內存解除映射）
當一個進程完成某個共享內存區的使用時，它可以調用shmdt斷接這個內存區。
#include <sys/shm.h> int shmdt(const void *shmaddr);
當一個進程終止時，它當前附接著的所有共享內存區都自動斷接掉。
注意本函數調用並不刪除所指定的共享內存區。這個刪除工作通過以IPC_RMID命令調用shmctl完成。
4.shmctl函數
shmctl提供了對一個共享內存區的多種操作。
#include <sys/shm.h> int shmctl(int shmid,int cmd,struct shmid_ds *buff);
該函數提供了三個命令：
IPC_RMID 從系統中刪除由shmid標識的共享內存區並拆除它。
IPC_SET 給所指定的共享內存區設置其shmid_ds結構的以下三個成員：shm_perm.uid,shm_perm.gid和shm_perm.mode，他們的值來自buff參數指向的結構中的相應成員。shm_ctime的值也用當前時間替換。
IPC_STAT （通過buff參數）向調用者返回所指定共享內存區當前的shmid_ds結構。
5.shmget程序(shmget.c)
下面是給出的shmget程序使用指定的路徑名和長度創建一個共享內存區。
#include "unpipc.h"
int main(int argc,char ** argv)
{
int c,id,oflag;
char *ptr;
size_t length;
oflag = SVSHM_MODE | IPC_CREAT;
while( ( c= getopt(argc,argv,"e") ) != -1 )
{
switch(c){
case 'e':
oflag |= IPC_EXCL;
break;
}
}
if(optind != argc -2)
err_quit("usage: shmget [-e] <pathname> <length>");
length = atoi(argv[optind + 1]);
id = shmget(ftok(argv[optind],0),length,oflag);
ptr = shmat(id,NULL,0);
exit(0);
}
20 shmget創建由用戶指定其名字和大小的共享內存區。作為命令行參數傳遞進來的路徑名由ftok映射成一個system V IPC鍵。如果指定了- e選項，那麼一旦該內存已存在就會出錯。如果我們知道該內存區已存在，那麼在命令行上的長度參數必須指定為0.
21 shmat把該內存區附接到當前進程的地址空間。本程序然後終止，不過既然system V共享內存區至少具有隨內核的持續性，那麼這不會刪除該共享內存區。
6.shmrnid程序(shmrmid.c)
如下給出的只是以一個IPC_RMID命令調用shmctl，以便從系統中刪除一個共享內存區。
#include "unpipc.h"
int main(int argc,char ** argv)
{
int id;
if(argc != 2)
err_quit("usage: shmrmid<pathname>");
id = shmget(ftok(argv[1],0),0,SVSHM_MODE);
shmctl(id,IPC_RMID,NULL);
exit(0);
}
7.shmwrite程序(shmwrite.c)
下面給出了shmwrite.c程序，它往一個共享內存區中寫入一個模式：0.1.2........254.255.0.1等等。
#include "unpipc.h"
int main(int argc,char **argv)
{
int i,id;
struct shmid_ds buff;
unsigned char *ptr;
if(argc != 2)
err_quit("usage: shmwrite <pathname>");
id = shmget(ftok(argv[1],0),0,SVSHM_MODE);
ptr = shmat(id,NULL,0);
shmctl(id,IPC_STAT,&buff);
/*set: ptr[0] = 0,ptr[1] = 1,etc.*/
for(i = 0;i < buff.shm_segsz;i++)
*ptr++ = i%256;
exit(0);
}
11-13 使用shmget打開所指定的共享內存區後由shmat把它附接到當前進程的地址空間。其大小通過以一個IPC_STAT命令調用shmctl取得。
16-17 往該共享內存區中寫入給定的模式。
8.shmread程序（shmread.c）
下面給出的代碼驗證shmwrite寫入的模式。
#include "unpipc.h"
int main(int argc,char** argv)
{
int i,id;
struct shmid_ds buff;
unsigned char c,*ptr;
if(argc != 2)
err_quit("usage: shmread <pathname>");
id = shmget(ftok(argv[1],0),0,SVSHM_MODE);
ptr = shmat(id,NULL,0);
shmctl(id,IPC_STAT,&buff);
/*check that ptr[0] = 0,ptr[1] = 1,etc.*/
for(i = 0;i < buff.shm_segsz;i++)
if((c = *ptr++) != (i%256))
err_ret("ptr[%d] = %d",i,c);
exit(0);
}
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11-13 打開並附接所指定的共享內存區。其大小通過以一個IPC_STAT命令調用shmctl獲取。
16-18 驗證由shmwrite寫入的模式。
示例代碼：
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#define PERM S_IRUSR | S_IWUSR
int main(int argc, char **argv)
{
int shmid;
char *p_addr, *c_addr;
if(argc != 2){
fprintf(stderr,"Usage: %s\n", argv[0]);
exit(0);
}
//創建1k的共享內存，可讀可寫
if((shmid = shmget(IPC_PRIVATE, 1024, PERM)) == -1){
fprintf(stderr, "Create share memory error: %s\n",strerror(errno));
}
//創建子進程
if(fork()){ //父進程，寫操作
p_addr = shmat(shmid, NULL , 0); //映射到父進程中
//地址為NULL，說明讓系統自動指定地址。
memset(p_addr, '\', 1024);
strncpy(p_addr, argv[1], 1024); //拷貝命令行輸入字符到共享內存
wait(NULL);
shmctl(shmid,IPC_RMID,NULL);
exit(0);
} else{
sleep(1); //子進程，讀操作
c_addr = shmat(shmid, 0 ,0); //共享內存映射到子進程
printf("Client get %s\n", c_addr);
exit(0);
}
}
運行結果：
huangcheng@ubuntu:~$ ./a.out huangcheng Client get huangcheng