C - 共享内存 - 共享结构内的动态数组

Question

我正在尝试共享这样的结构
示例:

typedef struct {
    int* a;
    int b;
    int c;
} ex;

在进程之间，问题是当我使用 malloc 初始化“a”时，它对执行此操作的进程的堆来说是私有(private)的(或者至少我认为这是发生的情况)。有没有办法使用这个有效的结构创建共享内存(使用 shmget、shmat)？

编辑:我在 Linux 上工作。
编辑:我有一个像这样初始化缓冲区的过程:

key_t key = ftok("gr", 'p');   
int mid = shmget(key, sizeof(ex), IPC_CREAT | 0666);    
ex* e = NULL;
status b_status = init(&e, 8); //init gives initial values to b c and allocate space for 'a' with a malloc
e = (ex*)shmat(mid, NULL, 0);

另一个进程像这样将自己附加到共享内存:

key_t key = ftok("gr", 'p');
int shmid = shmget(key, sizeof(ex), 0);
ex* e;
e = (ex*)shmat(shmid, NULL, 0);  

然后从a中获取一个元素，在这种情况下，在位置1

int i = get_el(e, 1);

Answer 1

首先，要共享 int *a 字段指向的内容，您需要复制与其相关的整个内存。因此，您将需要一个至少可以容纳 size_t shm_size = sizeof(struct ex) + get_the_length_of_your_ex(); 的共享内存。

从现在开始，既然你提到了 shmget 和 shmat，我就假设你运行的是 Linux 系统。
第一步是创建共享内存段。如果您可以确定 int *a 内容大小的上限，那将是一件好事。这样您就不必一遍又一遍地创建/删除共享内存段。但是，如果您这样做，则需要额外的开销来说明实际数据需要多长时间。我假设一个简单的 size_t 就可以达到这个目的。

然后，在您创建 segmentation 后，您必须正确设置数据以使其包含您想要的内容。请注意，虽然内存段的物理地址始终相同，但在调用 shmat 时会得到 virtual 指针，这些指针仅在调用 的进程中可用shmat。下面的示例代码应该为您提供一些技巧。

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

/* Assume a cannot point towards an area larger than 4096 bytes. */
#define A_MAX_SIZE (size_t)4096

struct ex {
    int *a;
    int b;
    int c;
}

int shm_create(void)
{
    /*
     * If you need to share other structures,
     * You'll need to pass the key_t as an argument
     */
    key_t k = ftok("/a/path/of/yours");
    int shm_id = 0;
    if (0 > (shm_id = shmget(
        k, sizeof(struct ex) + A_MAX_SIZE + sizeof(size_t), IPC_CREAT|IPC_EXCL|0666))) {
        /* An error occurred, add desired error handling. */
    }
    return shm_id;
}

/*
 * Fill the desired shared memory segment with the structure
 */
int shm_fill(int shmid, struct ex *p_ex)
{
    void *p = shmat(shmid, NULL, 0);
    void *tmp = p;
    size_t data_len = get_my_ex_struct_data_len(p_ex);
    if ((void*)(-1) == p) {
        /* Add desired error handling */
        return -1;
    }
    memcpy(tmp, p_ex, sizeof(struct ex));
    tmp += sizeof(struct ex);
    memcpy(tmp, &data_len, sizeof(size_t);
    tmp += 4;
    memcpy(tmp, p_ex->a, data_len);

    shmdt(p);
    /*
     * If you want to keep the reference so that
     * When modifying p_ex anywhere, you update the shm content at the same time :
     * - Don't call shmdt()
     * - Make p_ex->a point towards the good area :
     * p_ex->a = p + sizeof(struct ex) + sizeof(size_t);
     * Never ever modify a without detaching the shm ...
     */
    return 0;
}

/* Get the ex structure from a shm segment */
int shm_get_ex(int shmid, struct ex *p_dst)
{
    void *p = shmat(shmid, NULL, SHM_RDONLY);
    void *tmp;
    size_t data_len = 0;
    if ((void*)(-1) == p) {
        /* Error ... */
        return -1;
    }
    data_len = *(size_t*)(p + sizeof(struct ex))
    if (NULL == (tmp = malloc(data_len))) {
        /* No memory ... */
        shmdt(p);
        return -1;
    }
    memcpy(p_dst, p, sizeof(struct ex));
    memcpy(tmp, (p + sizeof(struct ex) + sizeof(size_t)), data_len);
    p_dst->a = tmp;
    /*
     * If you want to modify "globally" the structure,
     * - Change SHM_RDONLY to 0 in the shmat() call
     * - Make p_dst->a point to the good offset :
     * p_dst->a = p + sizeof(struct ex) + sizeof(size_t);
     * - Remove from the code above all the things made with tmp (malloc ...)
     */
    return 0;
}

/*
 * Detach the given p_ex structure from a shm segment.
 * This function is useful only if you use the shm segment
 * in the way I described in comment in the other functions.
 */
void shm_detach_struct(struct ex *p_ex)
{
    /*
     * Here you could : 
     * - alloc a local pointer
     * - copy the shm data into it
     * - detach the segment using the current p_ex->a pointer
     * - assign your local pointer to p_ex->a
     * This would save locally the data stored in the shm at the call
     * Or if you're lazy (like me), just detach the pointer and make p_ex->a = NULL;
     */

    shmdt(p_ex->a - sizeof(struct ex) - sizeof(size_t));
    p_ex->a = NULL;
}

请原谅我的懒惰，它会进行空间优化，以完全不复制 struct ex 的 int *a 指针的值，因为它在共享内存，但我为自己节省了额外的代码来处理这个问题(以及一些指针检查，如 p_ex 参数完整性)。

但是当你完成后，你必须找到一种方法在你的进程之间共享 shm ID。这可以使用套接字、管道...或使用具有相同输入的 ftok 来完成。