共享内存+互斥量实现linux进程间通信
一、 共享内存简介
共享内存是进程间通信中高效方便的方式之一。共享内存允许两个或更多进程访问同一块内存，就如同 malloc() 函数向不同进程返回了指向同一个物理内存区域的指针，两个进程可以对一块共享内存进行读写。
共享内存并未提供进程同步机制，使用共享内存完成进程间通信时，需要借助互斥量或者信号量来完成进程的同步。这里说一下互斥量与信号量的区别。互斥量用于线程的互斥，信号量用于线程的同步，这是互斥量与信号量的本质区别，其次信号量实现互斥量的功能。
本文结合个人实际项目需求，采用互斥量实现进程间访问共享内存的互斥，即同一时刻只能允许一个进程对共享内存进行写操作。
二、 使用系统调用完成共享内存的申请、连接、分离和删除
    共享内存函数由shmget、shmat、shmdt、shmctl四个函数组成。使用时需要包含#include <sys/ipc.h>、#include <sys/shm.h>、#include <sys/types.h>和。
1.共享内存的申请
使用shmget()完成共享内存的申请，函数原型如下：
int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);
key：共享内存的标识符，大于0的32位整数。若是父子关系的进程间通信，这个标识符用IPC_PRIVATE，若进程没有关系，可自行定义。
size：共享内存大小，单位Byte。
shmflg：共享内存的模式(mode)，包括三部分，第一部分是：无指定标示符的共享内存是否创建，由
0（只获取）或IPC_CREAT（未创建则新建）决定。第二部分：IPC_EXCL（若已创建，则报错）。第三部分：权限标识，由八进制表示，如0640，第一个0是八进制数标识，第一个6（4+2）表示拥有者的权限读和写，第二个4表示同组权限写，第3个0表示他人的权限。这三部分由算数或运算符|拼接组成shmflg，如IPC_CREAT|0640。
    成功时返回共享内存的ID，失败时返回-1。
2.共享内存的连接
使用shmat()函数将已经申请好的共享连接到当前进程的地址空间，函数原型如下：
void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg); 
shmid：共享内存标识符。
shmadd进程通信方式r:指定进程使用共享内存的起始地址，直接指定为NULL让内核自己决定一个合适的地址位置。
shmflg:SHM_RDONLY为只读模式，其他为读写模式，通常设置为NULL。
成功时，这个函数返回共享内存的起始地址。失败时返回-1。
3.共享内存的分离
使用sdmdt()函数将已连接的共享内存与进程分离，功能与shmat()相反，函数原型如下：int 
shmdt(const void *shmaddr); 
shmaddr:连接的共享内存的起始地址。成功时返回0。失败时返回-1。
4.共享内存的删除
shmctl() 控制对这块共享内存的使用，包括删除。函数原型如下：
int shmctl(int shmid, int command, struct shmid_ds *buf); 
shmid：共享内存的ID。
command：是控制命令，IPC_STAT（获取共享内存的状态）、IPC_SET（改变共享内存的状态）IPC_RMID（删除共享内存）。
buf：一个结构体指针。Command设置为IPC_STAT的时候，取得的状态放在这个结构体中。如果要改变共享内存的状态，由这个结构体指定。
返回值：成功：0，失败：-1。
三、 使用互斥量完成父子进程对共享内存的互斥访问
在共享内存中申明互斥量pthread_mutex_t mutex，需要包含<pthread.h>头文件。使用时的步骤
是：
第一步：初始化互斥量，使用pthread_mutex_init()函数，函数原型如下：
int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *restrict mutex,const pthread_mutexattr_t *restrict attr);
使用方法pthread_mutex_init(&mutex,NULL)。函数成功返回0，失败返回非0。
第二步：对互斥量进程上锁，使用pthread_mutex_lock()函数，函数原型如下：
int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);
函数成功返回0，错误返回非0的错误代码。
第三步：pthread_mutex_unlock()对已经上锁的mutex进行解锁，pthread_mutex_lock()成对出现，函数原型如下：
int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex)。
函数成功返回0，错误返回非0的错误代码。
第四步：如果最后不需要使用互斥量的话，使用pthread_mutex_destroy()销毁。函数原型如下：
int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);
函数成功返回0，错误返回非0的错误代号。
四、 示例源码
鄙人以实际项目开发过程中实现进程间通信的源码，为大家展示如何利用上面总结的系统调用接口
来实现进程间的通信。
1. 定义存储成员变量的类，共享内存将用于存放该类的成员数据。
class ALGOriginalTask
{
public:
    uint8 algorithm;  //算法，在global.h中定义
uint8 encodeType;  //编码类型0：UTF8，1：UCS2
    uint32 cipher_num;      //密文数目
    uint32 cipher_len;  //密文长度
    char cipher[128][256];  //密文最多128个
    uint8 salt_len;  //盐的长度
    char salt[128][32];//最多128个，最长32字节
    char re[32][256];
uint8 plainfile_num;
pthread_mutex_t mutex;//读写共享内存互斥量
};
class ALGResult
{
public:
    bool init();
    ALGResult() {};
    ~ALGResult() {};
  struct timeval ts;
    struct timeval te;
    uint8  success_num;
    uint8 algorithm;
    uint8 cipher_len;
    char cipher[128][256];
    char salt[128][32];
    char ret_plain[MAX_CIPHER_NUM][MAX_PLAIN_LEN];   
};
2. 使用fork()在父进程中产生子进程，通过系统调用execve()调用另外可执行程序ALG.out,将
ALGOriginalTask中的数据写入共享内存后，再在ALG.out中通过接收到的shmid获取共享内存进行读取。最后在ALG.out中将ALGResult中的数据写入共享内存，再由父进程读取结果。
父进程代码：
int main(int argc, char **argv)
{
pid_t pid;//子进程ID
    int shmid;//共享内存ID
    ALGOriginalTask* ALG_shm_addr=NULL;
    ALGResult* ALG_Result_shm_addr=NULL;
    void* shm_addr=NULL;//共享内存首地址
    //char buff[sizeof(ALGOriginalTask)];
    if ((shmid=shmget(IPC_PRIVATE,sizeof(ALGOriginalTask)+sizeof(ALGResult),IPC_CRE
AT|0640))<0)//创建当前进程的父子进程私有共享内存
    {
      perror("shmget");
      exit(-1);
    } else
    {//create successfully
      printf("Create shared memory: %d.\n",shmid);
      printf("Created shared memory status:\n");
      system("ipcs -m");
    }
    printf("start fork\n");
    switch(pid=fork())
    {
      case -1:
        perror("fork");
        exit(-1);
      case 0://child
      {
        //构造ALG.out参数
        string shmId=itoa(shmid);
        string plain_path=ALG_task->plainfile_path;
        string plain_offset=itoa(ALG_task->plain_offset);
        string plain_num=itoa(ALG_task->plain_num);
        string plain_len=itoa(ALG_task->plain_len);
        cout<<"start execute ALG.out"<<endl;
        const char* argv[10]={"./ALG.out",shmId.c_str(),plain_path.c_str(),plain_offset.c_str(),plain_num.c_str(),plain_len.c_str()};
        execlp(argv[0], argv[0], argv[1], argv[2], argv[3],
              argv[4], argv[5], NULL);
        exit(0);
      }
      default://parent

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