shmget関数、shmat関数、shmdt関数、shmctl関数は、共有メモリの操作を行ないます。共有メモリとは、システムが管理しているメモリの一部を共有して、複数のプロセスがプロセス間通信を行う技法です。複数のプロセスが共有しますので、プロセス間の待ち合わせや排他制御が必要な場合がありますが、その場合はセマフォを使用するとよいでしょう。
共有メモリは、次の手順で操作します。
- shmget関数で共有メモリ・セグメントの識別子（セグメントID）を取得します。なお、共有メモリ・セグメントは新規作成もできます。
- それぞれのプロセスは、shmat関数で自プロセスのアドレス空間に共有メモリ・セグメントを付加（アタッチ）します。これで、共有メモリへのデータの読み書きが可能になります。
- それぞれのプロセスで共有メモリが不要になったら、shmdt関数で自プロセスのアドレス空間に配置された共有メモリ・セグメントを分離（デタッチ）します。
- shmctl関数で共有メモリ・セグメントを破棄します。
これらの関数は、Ｃ言語のライブラリ関数（標準関数）ではありませんので、コンパイラにより、使えない場合があります。
#include <sys/shm.h>
int shmget(key_t key， size_t size， int shmflg);
keyは共有メモリ・セグメントに対するキーを指定します。
sizeは作成する共有メモリ・セグメントの大きさをバイト単位で指定します。なお、指定した値はヘッダファイルに定義してあるPAGE_SIZEの値の倍数に切り上げた（round up）大きさになります。
shmflgはオプションを指定します。
戻り値として、正常終了した場合はセグメント識別子（セグメントID）を、エラーの場合は-1を返します。なお、セグメントIDは正の整数値です。
新規に共有メモリ・セグメントを作成するには、次の２つの方法があります。
- 第１引数のkeyにIPC_PRIVATEを指定します。
- 第１引数のkeyにユニークな値を指定し、第３引数のshmflgにIPC_CREATを指定します。なお、shmflgにIPC_CREATとIPC_EXCLを指定すると、keyに対する共有メモリ・セグメントが既に存在していた場合にエラーになります。
第３引数のshmflgの下位９ビットは、その共有メモリ・セグメントの所有者、グループ、他人に対するアクセス許可の定義として使用します。
#include <sys/shm.h>
void *shmat(int shmid， const void *shmaddr， int shmflg);
int shmdt(const void *shmaddr);
shmidは共有メモリ・セグメントに対するセグメント識別子（セグメントID）を指定します。
*shmaddrは共有メモリ・セグメントを付加（アタッチ）するアドレスを指定します。
shmflgはオプションを指定します。SHM_RDONLYを指定すると、共有メモリ・セグメントを読み込み専用で付加します。
戻り値として、正常終了した場合は付加した共有メモリ・セグメントのアドレスを、エラーの場合は(void *)-1を返します。
第２引数の*shmaddrにNULLを指定すると、システムは共有メモリ・セグメントを適切な（使用されていない）アドレスに付加します。また、NULLでないアドレスを指定して、第３引数のshmflgにSHM_RNDを指定すると、指定したアドレスはセグメントの境界アドレスの最小倍数（SHMLBA）に切り捨てた（rounding down）アドレスになります。その他の場合は、ページ境界のアドレスでなければなりません。
#include <sys/shm.h>
int shmctl(int shmid， int cmd， struct shmid_ds *buf);
shmidは共有メモリ・セグメントに対するセグメント識別子（セグメントID）を指定します。
cmdは共有メモリ・セグメントに対する制御命令を指定します。
*bufは共有メモリ・セグメントに関する情報が格納されているhmid_ds構造体へのポインタを指定します。
戻り値として、正常終了した場合は０を、エラーの場合は-1を返します。
第２引数のcmdには、次のようなコマンドを指定できます。
| コマンド | 内容 |
|---|---|
| IPC_STAT | カーネルデータ構造体の情報を第３引数の*bufで指定されたshmid_ds構造体にコピーします。 |
| IPC_SET | 第３引数の*bufで指定されたshmid_ds構造体のいくつかのメンバの値を、カーネルデータ構造体に設定します。 |
| IPC_RMID | 共有メモリ・セグメントを破棄します。実際には破棄済みのマークだけを付けておき、関連する全てのプロセスが共有メモリ・セグメントを分離（デタッチ）したら破棄します。 |
次の例題プログラムは、子プロセス１が共有メモリにメッセージを書き込み、子プロセス２がそれを表示しています。
プログラム 例
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/shm.h>
#include <string.h>
int main()
{
int shmid; /* セグメントID */
int child_cnt;
/* 共有メモリ・セグメントを新規作成 */
if ((shmid = shmget(IPC_PRIVATE， 100， 0600)) == -1){
perror('main : shmget ');
exit(EXIT_FAILURE);
}
/* １つ目の子プロセスを生成 */
if (fork() == 0) {
/* 子プロセス */
char *shmaddr;
printf('子プロセス１開始\n');
/* 共有メモリ・セグメントをプロセスのアドレス空間に付加 */
if ((shmaddr = shmat(shmid， NULL， 0)) == (void *)-1) {
perror('子プロセス１ : shmat ');
exit(EXIT_FAILURE);
}
/* 共有メモリ・セグメントに文字列をコピー */
strcpy(shmaddr， 'Hello.\nBy.\n');
/* 共有メモリ・セグメントを分離 */
if (shmdt(shmaddr) == -1) {
perror('子プロセス１ : shmdt ');
exit(EXIT_FAILURE);
}
printf('子プロセス１終了\n');
exit(EXIT_SUCCESS);
}
/* ２つ目の子プロセスを生成 */
if (fork() == 0) {
/* 子プロセス */
char *shmaddr;
printf('子プロセス２開始\n');
/* 待ち合わせ */
sleep(1);
/* 共有メモリ・セグメントをプロセスのアドレス空間に付加 */
if ((shmaddr = shmat(shmid， NULL， SHM_RDONLY)) == (void *)-1) {
perror('子プロセス２ : shmat ');
exit(EXIT_FAILURE);
}
printf('子プロセス２：共有メモリの内容を表示します\n');
/* 共有メモリ・セグメントの内容を表示 */
printf('%s'， shmaddr);
/* 共有メモリ・セグメントを分離 */
if (shmdt(shmaddr) == -1) {
perror('子プロセス２ : shmdt ');
exit(EXIT_FAILURE);
}
printf('子プロセス２終了\n');
exit(EXIT_SUCCESS);
}
/* 親プロセス。子プロセスの終了を待つ */
for (child_cnt = 0; child_cnt < 2; ++child_cnt) {
wait(NULL);
}
/* 共有メモリ・セグメントを破棄 */
if (shmctl(shmid， IPC_RMID， NULL) == -1){
perror('main : shmctl ');
exit(EXIT_FAILURE);
}
printf('親プロセス終了\n');
return EXIT_SUCCESS;
}
例の実行結果
$ ./shm.exe 子プロセス１開始 子プロセス１終了 子プロセス２開始 子プロセス２：共有メモリの内容を表示します Hello. By. 子プロセス２終了 親プロセス終了 $