当前位置：首页 > news >正文

系统编程.8 存储映射和共享内存

news 2025/9/11 15:53:04

1.存储映射

存储映射I/O（Memory-mapped I/O）将一个磁盘文件和存储空间中的一个缓冲区映射。

使得用户可以直接在缓冲区读写数据，不必再去内存中读写。

1.1 mmap（）

void *mmap(void *addr, size_t length, int prot, int flags,int fd, off_t offset);

函数功能：

建立映射

参数：

addr：指定的开始映射的内存地址。一般使用NULL
length：映射大小，单位字节
prot：权限

PROT_READ 可读
PROT_WRITE 可写

flags：

MAP_SHARED 共享的 -- 对映射区的修改会影响源文件
MAP_PRIVATE 私有的

fd：文件描述符需要打开一个文件
offset ：偏移量，从该位置开始映射，一般为0

1.2 munmap（）

int munmap(void *addr, size_t length);

函数功能：

释放内存映射，仅对当前进程有效

参数：

addr：映射区的首地址
length：映射区的长度

1.3 truncate（）

int truncate(const char *path, off_t length);

函数功能：

对打开的文件进行扩容

参数：

path：要扩容的文件
length：扩容的大小

案例：

添加映射：

#include <stdio.h>
#include <signal.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/wait.h>
#include <string.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
#include <sys/mman.h>int main(int argc, char const *argv[])
{// 打开文件int fd = open("/home/qf/桌面/week05/day03/temp", O_RDWR | O_CREAT, 0664);if (fd < 0){perror("open");return 0;}// 扩容int ret = truncate("/home/qf/桌面/week05/day03/temp",16);// printf("ret=%d\n",ret);//mmap映射void * p=mmap(NULL,16,PROT_WRITE | PROT_READ,MAP_SHARED,fd,0);//强转char *buff=(char *)p;//转换完就可以存入数据，那其他进程可以直接读走return 0;
}

写：

strcpy(buff,"hello");

读：

    printf("收到数据%s\n",buff);

2. 共享内存

共享内存允许两个或者多个进程共享给定的存储区域。

2.1 共享内存的特点

共享内存是进程间共享数据的一种最快的方法。

一个进程向共享的内存区域写入了数据，共享这个内存区域的所有进程就可以立刻看到其中的内容。

使用共享内存要注意的是多个进程之间对一个给定存储区访问的互斥。

若一个进程正在向共享内存区写数据，则在它做完这一步操作前，别的进程不应当去读、写这些数据。

2.2 API

2.2.1 shmget()

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

函数功能：

创建或打开一个共享内存区

参数：

key：IPC键值
size：共享内存段的大小
shmflag：标识函数的行为以及共享内存的权限

IPC_CREAT：如果不存在就创建
IPC_EXCL：如果已经存在则返回失败
位或权限位：共享内存位或权限位后可以设置共享内存的访问权限，格式和 open 函数的 mode_t 一样，但可执行权限未使用。

返回值：

成功：返回共享内存的标识符
失败：-1

查看：

查看消息队列： ipcs -q
产看共享内存：ipcs -m
删除共享内存 ipcrm -m shmid

#include <stdio.h>
#include <signal.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/wait.h>
#include <string.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
#include <sys/shm.h>
#include <sys/mman.h>int main(int argc, char const *argv[])
{key_t key =ftok("/home/qf/桌面/week05/day03",05);// printf("key=%d\n",key);//建立共享内存int shmid =shmget(key,16,IPC_CREAT);if (shmid<0){perror("shmget");return 0;}// printf("shmid=%d\n",shmid);return 0;
}

2.2.2 shmat（）

#include <sys/types.h>
#include <sys/shm.h>
void *shmat(int shmid, const void *shmaddr,int shmflg);

函数功能：

映射，将真实的物理内存与进程中的虚拟内存地址关联起来

参数：

shmid：共享内存标识符
shamaddr：共享内存映射地址，推荐NULL
shmflg：共享内存段的可读可写权限

0：可读可写
SHM_RDONLY：只读
SHM_RND：（shmaddr 非空时才有效）没有指定 SHM_RND 则此段连接到 shmaddr 所指定的地址上(shmaddr 必需页对齐)。指定了 SHM_RND 则此段连接到 shmaddr- shmaddr%SHMLBA 所表示的地址上。

返回值：

成功：返回共享内存段映射地址
失败:-1

2.2.3 shmdt()

#include <sys/types.h>
#include <sys/shm.h>
int shmdt(const void *shmaddr);

函数功能：

解除映射

参数:

shamaddr：共享内存段映射地址

案例：

写：

#include <stdio.h>
#include <signal.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/wait.h>
#include <string.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
#include <sys/shm.h>
#include <sys/mman.h>int main(int argc, char const *argv[])
{key_t key =ftok("/home/qf/桌面",05);// printf("key=%d\n",key);//建立共享内存int shmid =shmget(key,4096,IPC_CREAT | 0666);if (shmid<0){perror("shmget");return 0;}// printf("shmid=%d\n",shmid);//建立映射char *buff=(char *)shmat(shmid,NULL,0);strcpy(buff,"hello");//解除当前进程与共享内存的连接shmdt(buff);return 0;
}

读：

#include <stdio.h>
#include <signal.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/wait.h>
#include <string.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
#include <sys/shm.h>
#include <sys/mman.h>int main(int argc, char const *argv[])
{key_t key =ftok("/home/qf/桌面",05);// printf("key=%d\n",key);//建立共享内存int shmid =shmget(key,4096,IPC_CREAT | 0666);if (shmid<0){perror("shmget");return 0;}// printf("shmid=%d\n",shmid);//建立映射char *buff=(char *)shmat(shmid,NULL,0);printf("%s\n",buff);//解除当前进程与共享内存的连接shmdt(buff);return 0;
}