Shared Memory共用記憶體
多個程序(process)共用同一塊記憶體。
共用記憶體
若共用記憶體沒被建立過，則會重新建立，若已建立過，則會傳回shmid。
include
#include <sys/shm.h>
shmget取得共用記憶體
建立共用記憶體，沒被建立過，則會重新建立，若已建立過，則會傳回shmid
int shmget (key_t key, size_t size, int shmflg);
參數
- key鍵值 : 使用16進位，0x開頭，後面4個數字，例:0x0001
- size容量 : 結構的大小(資料物件，使用 struct；其他狀況一律使用 class)
- shmflg權限 : 參考linux權限，前面要加上0，例:0640
- shmflg權限 : IPC_CREAT代表若共用記憶體沒被建立過，則會重新建立，若已建立過，則會傳回shmid。
- 傳回值shmid : -1失敗，其它數字代表成功。
shmat使用共用記憶體
使用共用記憶體，程序連接共用記憶體，會傳回共用記憶體位址，要把void*轉成結構*。
void* shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg);
參數
- shmid
- shmaddr，通常用nullptr，由系統自已設定記憶體位址
- shmflg,通常設0
shmdt程序不再使用共用記憶體，不是刪除
int shmdt (const void *shmaddr);
- 參數傳入shmat()函式傳回的指標。
- 呼叫成功時返回一個指向共用記憶體第一個位元組的指標，如果呼叫失敗返回-1，-1要用void*轉型。
程式碼
記得將以下二句轉型
SharedData *ptr = (SharedData*)shmat(shmid, nullptr, 0); if (ptr == (void*)-1) {
結構的成員不能是string/vector/list/map(STL容器相關)，只能使用char,int,long…原生的資料型別。
struct SharedData {
char data[100];
};
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#include <signal.h>
#include <sys/shm.h>
#include <cstring>
using namespace std;
struct SharedData {
char data[100];
};
int main() {
int shmid = shmget(0x0001, sizeof(SharedData), 0640|IPC_CREAT);
if (shmid == -1) {
cout << "記憶體不足或權限不足，無法建立空間。" << endl;
return -1;
}
cout << "shmid = " << shmid << endl;
SharedData *ptr = (SharedData*)shmat(shmid, nullptr, 0);
if (ptr == (void*)-1) {
cout << "shmat() failed" << endl;
return -1;
}
strcpy(ptr->data, "abcdfrere");
cout << "share memory data = " << ptr->data << endl;
shmdt(ptr);
}
shmid = 3
share memory data = abcdfrere
共用記憶體bash指令
查看共用記憶體
$ipcs -m
------ 共用記憶體資料段 --------
鍵值 shmid 擁有者 perms 位元組 使用數 狀
刪除共用記憶體
$ipcrm -m 值
值 = shmid
結合circular queue
Prerequisites:
檔名cir_queue.h
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#include <iostream>
#include <cstring>
using namespace std;
/**
類別模板
元素型別T與陣列大小maxLen是使用者設定
*/
template <class T, int maxLen>
class CircularQueue{
public:
// 建構子
CircularQueue() {
Init(); // 呼叫初始化
}
// 初始化函式
void Init() {
// 只能初始化1次，沒初始化就初始化
if (is_init_ != true) {
front_ = 0; // 初始化front指向0的索引(第一個元素)
tail_ = maxLen - 1; // 尾指標指向陣列最後一個元素索引
len_ = 0; // 初始化佇列實際大小為0
memset(data_, 0, sizeof(data_)); // 清空陣列記憶體
is_init_ = true; // 設成已初始化
}
}
bool IsFull() {
return len_ == maxLen;
}
int size() {
return len_;
}
bool empty() {
return len_ == 0;
}
bool push(const T &element) {
// 判斷queue是否已經滿了
if (IsFull()) {
cout << "Queue is full." << endl;
return false;
}
tail_ = (tail_ + 1) % maxLen;
// 把值塞入
data_[tail_] = element;
len_++;
return true;
}
bool pop() {
if (empty()) return false;
front_ = (front_ + 1) % maxLen;
len_--;
return true;
}
void print() {
for (int i = 0; i < size(); i++) {
cout << data_[(front_ + i) % maxLen] << ",";
}
cout << endl;
}
T& front() {
return data_[front_];
}
private:
bool is_init_; // 是否已經初始化
T data_[maxLen]; // 建立陣列，元素型別與陣列大小是使用者設定
int front_; // 前端指標，指向queue排隊最前面的元素
int tail_; // 尾指標，指向queue排隊最後面的元素
int len_; // queue實際占用大小
// 禁止拷貝
CircularQueue(const CircularQueue &) = delete;
// 禁止使用等於=指派assign
CircularQueue &operator=(const CircularQueue &) = delete;
};
以下檔案中要注意的是轉型與呼叫init()，因為cir_que是指標，不是物件，所以要用->方式呼叫成員函式，而不是使用點.
以下程式碼是向共用記憶體insert 11,12,13，每次都只pop一個，連續執行4次，查看共用記憶體中的狀況
檔名shm_cir_que.cpp
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#include <iostream>
#include "cir_queue.h"
#include <sys/shm.h>
#include <cstring>
using namespace std;
struct SharedData {
char data[100];
};
int main() {
using ElemType = int;
// 注意轉型
int shmid = shmget(0x0001, sizeof(CircularQueue<int, 6>), 0640|IPC_CREAT);
if (shmid == -1) {
cout << "記憶體不足或權限不足，無法建立空間。" << endl;
return -1;
}
cout << "shmid = " << shmid << endl;
// 注意轉型
CircularQueue<int, 6>* cir_que = (CircularQueue<int, 6>*)shmat(shmid, nullptr, 0);
if (cir_que == (void*)-1) {
cout << "shmat() failed" << endl;
return -1;
}
// 使用共用記憶體，不會呼叫CircularQueue的建構子，所以要手動呼叫Init()
cir_que->Init();
// push的流程
ElemType tmp_val;
tmp_val = 11;
cir_que->push(tmp_val);
tmp_val = 12;
cir_que->push(tmp_val);
tmp_val = 13;
cir_que->push(tmp_val);
cout << "queue size = " << cir_que->size() << endl;
cir_que->print();
// pop
tmp_val = cir_que->front();
cir_que->pop();
cout << "pop = " << tmp_val << endl;
shmdt(cir_que);
}
$ g++ -o shm_cir_que shm_cir_que.cpp
$ ./shm_cir_que
執行結果
$ ./shm_cir_que
shmid = 3
queue size = 3
11,12,13,
pop = 11
$ ./shm_cir_que
shmid = 3
queue size = 5
12,13,11,12,13,
pop = 12
$ ./shm_cir_que
shmid = 3
Queue is full.
queue size = 6
13,11,12,13,11,12,
pop = 13
$ ./shm_cir_que
shmid = 3
Queue is full.
Queue is full.
queue size = 6
11,12,13,11,12,11,
pop = 11