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1.管道pipe：管道是一种半双工的通信方式，数据只能单向流动，而且只能在具有亲缘关系的进程间使用。进程的亲缘关系通常是指父子进程关系。
2.命名管道FIFO：有名管道也是半双工的通信方式，但是它允许无亲缘关系进程间的通信。
3.消息队列MessageQueue：消息队列是消息的链表，存放在内核中并由消息队列标识符标识。消息队列克服了信号传递信息少、管道只能承载无格式字节流以及缓冲区大小受限等缺点。
4.共享存储SharedMemory：共享内存就是映射一段能被其他进程所访问的内存，这段共享内存由一个进程创建，但多个进程都可以访问。共享内存是最快的IPC 方式，它是针对其他进程间通信方式运行效率低而专门设计的。它往往与其他通信机制，如信号量，配合使用，来实现进程间的同步和通信。
5.信号量Semaphore：信号量是一个计数器，可以用来控制多个进程对共享资源的访问。它常作为一种锁机制，防止某进程正在访问共享资源时，其他进程也访问该资源。因此，主要作为进程间以及同一进程内不同线程之间的同步手段。
6.套接字Socket：套解口也是一种进程间通信机制，与其他通信机制不同的是，它可用于不同及其间的进程通信。
7.信号 ( sinal ) ： 信号是一种比较复杂的通信方式，用于通知接收进程某个事件已经发生。

一、什么是System V共享内存

System V：System V和POXIS是一种应用于系统的接口协议，POXIS相对于System V可以说是比较新的标准，语法相对简单。

共享内存是一种进程间通信（IPC）的机制，允许多个进程共享同一块内存区域，以便它们可以直接读取和写入其中的数据，从而实现高效的数据共享和通信。

二、System V共享内存原理

简单来说就是不同的进程指向了同一块内存空间。

上面的图只是画了两个进程一个共享内存块，其实System V共享内存是指大量的共享内存块被组织起来的统称，假设有很多进程都在用共享内存，这样内存中也会出现大量的 共享内存块，所以OS要把这些共享内存块管理起来，方式：先描述再组织，这样要把共享内存属性抽象成数据结构，然后利用一些方式将这些数据结构组织起来
特点：

• 1.共享内存 = 共享内存块 + 共享内存块对应的内核数据结构
• 2.共享内存块一定不属于任何一个进程，而是属于操作系统.

三、共享内存的使用原理

1.创建共享内存段：使用 shmget() 系统调用来请求创建一个共享内存段。该调用需要指定共享内存的大小、权限和标志等参数，并返回一个唯一的共享内存标识符shmid。另一种就是通过mmap将/dev/mem映射出来。

2.连接到共享内存段：使用 shmat() 系统调用将当前进程附加到共享内存段。这个调用将返回共享内存段的地址，并将该地址映射到当前进程的虚拟地址空间。

3.访问共享内存：连接到共享内存的进程可以通过在其地址上执行内存操作，直接读取和写入共享内存段中的数据。进程可以使用指针、数组或结构体等方式在共享内存段中存储和访问数据。

4.分离共享内存：当进程完成对共享内存的访问后，使用 shmdt() 系统调用将其与共享内存段分离。分离后，进程将无法再访问共享内存段，但共享内存段仍然存在。

5.删除共享内存段：当不再需要共享内存段时，可以使用 shmctl() 系统调用删除它。这个调用需要指定共享内存标识符和特定的控制操作，比如传递 IPC_RMID 参数表示删除共享内存段.

可以看到涉及到了大量的函数的调用，下面我们就来一一讲解这些函数的使用方法。

1.shmget()函数创建

头文件：

 #include <sys/ipc.h>
 #include <sys/shm.h>

格式：

int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);

• 参数：
  key:给每个共享内存块编了个号，这个号码是唯一的，所以只要拿到了编号，不同进程之间就能通过编号也叫做key值找到同一块共享内存。key值需要用到ftok()函数
  size:要创建的共享内存有多大
  shmflg:要设置的选项。选项如下表：

• 返回值：如果建立成功，则返回这段共享内存的标识符，否则返回-1并且错误码被设置。

作用：创建并获取一个共享内存

2.ftok()函数生成key

头文件：

#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>

格式：

key_t ftok(const char *pathname, int proj_id);

• 参数：
  pathname指针：一个字符串，用于标识一个文件的路径名。通常会选择一个已经存在的文件，因为 ftok() 函数将使用该文件的inode编号和 proj_id 参数通过算法来生成键值key。
  proj_id:一个整数，作为用于生成键的项目标识号。该参数通常取一个非负整数。
• 返回值：成功则返回生成的键值，否则返回-1。

3.shmat()函数挂接

头文件：

#include <sys/types.h>
#include <sys/shm.h>

格式：

 void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg);

• 参数：
  1. shmid：共享内存段的标识符（ID），即通过调用 shmget() 函数创建共享内存时返回的 shmid。表示你想挂接哪一个共享内存。
  2.shmaddr：共享内存段连接到进程地址空间的首地址。通常将其设置为 NULL，指示系统选择适当的地址。如果想要指定特定的地址，可以传递一个非空的地址值。但不建议这样使用。
  3.shmflg：标志参数，用于指定连接共享内存的选项。常用的选项有：
  (1) SHM_RDONLY：以只读方式连接共享内存，不允许写入。
  (2)SHM_RND：将 shmaddr 参数忽略，系统选择一个地址以进行连接

• 返回值：返回值是void*，是一个指向共享内存段的指针，即连接到进程地址空间的首地址。我们需要将结果强转为我们需要的类型，一般为char*。
  例如：

    char* shmaddr = (char*)shmat(shmid,nullptr,SHM_RDONLY);

• 这个shmaddr就指向进程地址空间的首地址

4.shmdt()取消挂载

这个函数要在shmat()的基础上使用，它需要使用shmat()返回的进程地址空间的首地址shmaddr
头文件：

#include <sys/types.h>
#include <sys/shm.h>

void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg);

int shmdt(const void *shmaddr);

返回值：取消挂接成功，则返回0，失败则返回-1.

5.shmctl()删除共享内存

为什么要删除？

当我们创建好共享内存后，最后还需要删除它，因为共享内存的生命周期是随内核的！
不关闭的话，只要操作系统一直在运行，那么它就一直存在，占用空间资源。所以必须需要删除.

删除的方式有两种：
1.第一种使用指令ipcrm

ipcrm -m shmid

2. 第二种就是使用函数shmctl()
头文件：

#include <sys/ipc.h>//不同之处
#include <sys/shm.h>

格式：

int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);

• 参数：
  shmid：共享内存段的标识符（ID），即通过调用 shmget() 函数创建共享内存时返回的 shmid。
  cmd:cmd：控制命令，用于指定要执行的操作类型。可以使用以下命令之一：
  (1)IPC_STAT：获取共享内存段的状态信息，将结果存储在 buf 参数指向的 struct shmid_ds 结构体中。
  (2)IPC_SET：设置共享内存段的状态信息，使用 buf 参数中提供的值。
  (3)IPC_RMID：删除共享内存段，将其标记为删除状态，并在释放最后一个进程的附加段之后销毁。
  buf：一个指向 struct shmid_ds 结构体的指针，用于传递或接收共享内存段的状态信息。

通常使用的时候，第二个参数用IPC_STAT.第三个参数填nullptr

    int n = shmctl(shmid,IPC_RMID,nullptr);

以上就是共享内存的使用过程中涉及到的函数。

四、共享内存的特点

采用共享内存进行通信的一个主要好处是效率高，因为进程可以直接读写内存，而不需要任何数据的拷贝，对于像管道和消息队里等通信方式，则需要再内核和用户空间进行四次的数据拷贝，而共享内存则只拷贝两次：一次从输入文件到共享内存区，另一次从共享内存到输出文件。

五、共享内存的优缺点

优点：我们可以看到使用共享内存进行进程间的通信真的是非常方便，而且函数的接口也简单，数据的共享还使进程间的数据不用传送，而是直接访问内存，也加快了程序的效率。同时，它也不像匿名管道那样要求通信的进程有一定的父子关系。
缺点：共享内存没有提供同步的机制，这使得我们在使用共享内存进行进程间通信时，往往要借助其他的手段来进行进程间的同步工作。