Разделяемая память POSIX IPC как узнать, что память выделена и её уже можо использовать?

@Loinch · Регистрация: 25.03.2014

Студворк — интернет-сервис помощи студентам

1. Описание проблемы:
Две программы. Одна пишет в разделяемую память, другая читает. Из-под читающей программы read невозможно понять высвобождена разделяемая память или она есть и её можно читать. Если память выделена, то программа read нормально читает данные из разделяемой области. Если память не выделена, то программа read всё равно обращается к объектам, но в результате получается Bus Error. При этом shm_open и mmap не возвращают никаких ошибок (errno Success)

Проблема возникает только если для программы read используется режим O_RDONLY. Если shm_open вызывать с O_RDWR, то логика программы позволяет обработать возникшую ошибку, чего нет при O_RDONLY. Мне нужно запретить программе read модификацию разделяемой памяти, поэтому требуется O_RDONLY.

Подскажите, пожалуйста, как выяснить, инициирован shared memory object или нет? Или другой путь, по которому можно наверняка узнать, что память не выделена, поэтому нужно вывести соответствующее сообщение и завершить программу read не пытаясь обратиться к элементам массива в разделяемой памяти.

2. Описание исходников:

write:
* Программа write считывает строки из текстового файла в массив float. Массив в разделяемой памяти.
* После запуска программа ждёт нажатия любой клавиши. В этот момент к разделяемой памяти можно подключиться из программы read.
* После нажатия клавиши write высвобождает память и завершает работу.

read:
* Программа read подключается к разделяемой памяти и считывает данные из массива float. Выводит на экран.

C
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
// read.c
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/mman.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <termios.h>
#include <inttypes.h>
#include <sys/time.h>
#include <errno.h>
 
#define __USE_FILE_OFFSET64 1
 
#define SHARED_MEMORY_OBJECT_NAME "my_shared_memory"
 
long long time_ms(void);
 
int main (void) {
 
    int shm, mode = O_CREAT;;
 
    size_t array_size = 10;
 
    printf("Открыть загруженные данные из разделённой памяти\n");
    fflush(stdout);
 
    if ((shm = shm_open(SHARED_MEMORY_OBJECT_NAME, mode|O_RDONLY, 0600)) == -1) {
        return 1;
    }
    fprintf(stderr, "shm_open error: %s\n", strerror(errno));
 
 
    float *array = mmap(0, array_size*sizeof(float), PROT_READ, MAP_SHARED, shm, 0);
    if (array == (float*)-1) {
        return 1;
    }
    fprintf(stderr, "mmap error: %s\n", strerror(errno));
 
    printf("Got from shared memory:\n");
    for(size_t i=0;i<array_size;++i){
        printf("array[%zu]=%.3f\n",i,array[i]);
    }
 
    munmap(array,array_size*sizeof(float));
    close(shm);
 
    printf("All Good!\n");
 
    return(EXIT_SUCCESS);
}

C
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
// write.c
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/mman.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <termios.h>
#include <inttypes.h>
#include <sys/time.h>
#include <errno.h>
 
#define __USE_FILE_OFFSET64 1
 
#define SHARED_MEMORY_OBJECT_NAME "my_shared_memory"
 
long long time_ms(void);
 
int main (int argc, char **argv) {
 
    int shm = 0;
    int mode = O_CREAT;
    size_t array_size = 0;
 
    // Было ли передано имя файла в качестве аргумента?
    if (argc == 1) {
        printf("Не задано имя файла\n");
        printf("Программа запускается так:\n");
        printf("%s имя_файла\n", argv[0]);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
 
    // Время для замера длительности в миллисекундах
    long long remember_the_time = 0;
 
    // Инициализируем динамический массив в куче и записываем в него значения
    // из файла
    printf("Открытие файла");
    fflush(stdout);
    remember_the_time=time_ms();
 
    FILE *ptrfile;
    float s;
    ptrfile=fopen(argv[1],"r+");
    if (NULL==ptrfile) {
        printf("Файл не найден!\n");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    printf(" завершено за %lldms\n",time_ms()-remember_the_time);
 
    printf("Подсчёт количества значений в файле");
    fflush(stdout);
    remember_the_time=time_ms();
    while ((fscanf(ptrfile, "%f",&s)!=EOF)) {
        if (!ptrfile) {
            break; //чтобы не делал лишнего
        }
        array_size++;
    }
    printf(" завершён за %lldms\n",time_ms()-remember_the_time);
 
    printf("Резерование разделённой памяти");
    fflush(stdout);
    remember_the_time=time_ms();
 
    if ((shm = shm_open(SHARED_MEMORY_OBJECT_NAME, mode|O_RDWR, 0600)) == -1) {
        fprintf(stderr, "shm_open error: %s\n", strerror(errno));
        return 1;
    }
 
    if (ftruncate(shm, array_size*sizeof(float)) == -1){
        perror("ftruncate error");
        return 1;
    }
 
    float *array = mmap(0, array_size*sizeof(float), PROT_WRITE|PROT_READ, MAP_SHARED, shm, 0);
    if (array == (float*)-1) {
        fprintf(stderr, "mmap error: %s\n", strerror(errno));
        return 1;
    }
    printf(" завершено за %lldms\n",time_ms()-remember_the_time);
 
 
 
    printf("Считывание %zu элементов из файла в память",array_size);
    fflush(stdout);
 
    remember_the_time=time_ms();
    rewind(ptrfile);//перематываем файл для повторного чтения
    for(size_t m=0; m<array_size; ++m){
        fscanf(ptrfile, "%f",&array[m]);
    }
    fclose(ptrfile);
 
    printf(" завершено за %lldms\n",time_ms()-remember_the_time);
 
    printf("Got from shared memory:\n");
    for(size_t i=0;i<array_size;++i){
        if (i%1000000==0){
            printf("array[%zu]=%.3f\n",i,array[i]);
        }
    }
 
    munmap(array,array_size*sizeof(float));
    close(shm);
 
    /*
     * When you read from stdin (with getchar(), or any other way), it will
     * return characters immediately, without waiting for a Return/Enter. In
     * addition, backspace will no longer 'work' -- instead of erasing the
     * last character, you'll read an actual backspace character in the input.
     * Also, you'll want to make sure to restore canonical mode before your
     * program exits, or the non-canonical handling may cause odd effects
     * with your shell.
     */
    printf("Press any key to free shared memory\n");
    // save old terminal attributes
    struct termios ttyold,ttynew;
    /* get current terminal attirbutes; 0 is the file descriptor for stdin */
    if (tcgetattr(0, &ttynew) != 0)
    {
        fprintf(stderr, "Failed getting terminal attributes\n");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    ttyold = ttynew;
 
    ttynew.c_lflag &= ~ECHO; /* disable canonical mode */
    ttynew.c_lflag &= ~ICANON;
     /* set immediately */
    tcsetattr(0, TCSANOW, &ttynew);
 
    // Press any key there
    getchar();
 
    // Return old settings
    if (tcsetattr(0, TCSANOW, &ttyold) != 0)
    {
        fprintf(stderr, "Failed getting terminal attributes\n");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
 
    shm_unlink(SHARED_MEMORY_OBJECT_NAME);
 
    printf("All Good!\n");
 
    return(EXIT_SUCCESS);
}
 
// Текущее время в миллисекундах
long long time_ms(void){
    struct timeval t;
 
    gettimeofday(&t, NULL);
    long long mt = (long long)t.tv_sec * 1000 + t.tv_usec / 1000;
    return mt;
}

3. Сборка:

Bash
1
2
cc -pipe -Wall -Wextra -pedantic -Wshadow -march=native --std=c11 -O0 -g -D_XOPEN_SOURCE=500 -o write write.c -lrt
cc -pipe -Wall -Wextra -pedantic -Wshadow -march=native --std=c11 -O0 -g -D_XOPEN_SOURCE=500 -o read read.c -lrt

@Sibmax1988 · 14.06.2016, 13:44

а что с помощью семафоров или mutex нельзя ограничить чтение пока не будешь уверен что уже точно можно читать?

@Loinch · 14.06.2016, 13:50 **[ТС]**

Sibmax1988, зачем же усложнять, если есть встроенные механизмы O_RDONLY, O_EXCL. Только непонятно, почему shm_open не возвращает ошибку если объект разделяемой памяти не существует.

У меня нигде не используется распараллеливание записи в эту область; семафоры или мьютексы добавлять ИМХО избыточно.

@Sibmax1988 · 14.06.2016, 13:53

Loinch, зато точно сработает
особенно если воспользоваться мьтексами 4 лишних строчки в коде и все
но тут дело исключительно ваше

@Loinch · 14.06.2016, 14:20 **[ТС]**

Sibmax1988, я бы предпочёл этого избежать в основном из-за недостаточного опыта с блокировками. Если подскажите что и как правильно сделать, то с удовольствием воспользуюсь советом.

@Sibmax1988 · 14.06.2016, 15:00

да там все достаточно просто прочитайте теорию мьютексам
в момент когда нельзя читать из памяти закрываете ее а когда можно открываете
вы же знаете в какой момент можно читать а в какой нет
есть код для этого но показать смогу только вечером если интересно конечно

@Loinch · 14.06.2016, 15:11 **[ТС]**

Сообщение от Sibmax1988

есть код для этого но показать смогу только вечером если интересно конечно

Это будет очень любезно с Вашей стороны поделиться кодом. Могу подождать до вечера. Заранее спасибо!

@gng · 14.06.2016, 17:29

Сообщение от Loinch

int shm, mode = O_CREAT;;

Логика программы требует создавать разделяемую память в ОБОИХ процессах?
Простите, в тонкости не углублялся :-)))

@Loinch · 14.06.2016, 18:30 **[ТС]**

Сообщение от gng

Логика программы требует создавать разделяемую память в ОБОИХ процессах?
Простите, в тонкости не углублялся :-)))

Один блок разделяемой памяти для двух отдельных программ. Одна в неё пишет, другая только читает. Каждая из программ однопоточная.

Сообщение от gng

int shm, mode = O_CREAT;;

Нда... Мелкий неприятный баг. Так правильно:

C
1
2
int shm = 0;
int mode = O_CREAT;

@gng · 14.06.2016, 18:57

Сообщение от Loinch

int mode = O_CREAT;

При обычной логиге блок создается одним процессом, а вторым открывается созданный ранее блок уже без использования этого флага. Если такого блока нет, должна вернуться ошибка. У вас в этом случае создается новый.

@Loinch · 14.06.2016, 20:45 **[ТС]**

Сообщение от gng

уже без использования этого флага

Действительно. Помогло! Большое спасибо! Вот так работает:

C
1
int mode = O_RDONLY|O_EXCL;

Работающий пример полностью:

C
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
// write.c
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/mman.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <termios.h>
#include <inttypes.h>
#include <sys/time.h>
#include <errno.h>
 
#define __USE_FILE_OFFSET64 1
 
#define SHARED_MEMORY_OBJECT_NAME "my_shared_memory"
 
long long time_ms(void);
 
int main (int argc, char **argv) {
 
    int shm = 0;
    int mode = O_CREAT;
    size_t array_size = 0;
 
    // Было ли передано имя файла в качестве аргумента?
    if (argc == 1) {
        printf("Не задано имя файла\n");
        printf("Программа запускается так:\n");
        printf("%s имя_файла\n", argv[0]);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
 
    // Время для замера длительности в миллисекундах
    long long remember_the_time = 0;
 
    // Инициализируем динамический массив в куче и записываем в него значения
    // из файла
    printf("Открытие файла");
    fflush(stdout);
    remember_the_time=time_ms();
 
    FILE *ptrfile;
    float s;
    ptrfile=fopen(argv[1],"r+");
    if (NULL==ptrfile) {
        printf("Файл не найден!\n");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    printf(" завершено за %lldms\n",time_ms()-remember_the_time);
 
    printf("Подсчёт количества значений в файле");
    fflush(stdout);
    remember_the_time=time_ms();
    while ((fscanf(ptrfile, "%f",&s)!=EOF)) {
        if (!ptrfile) {
            break; //чтобы не делал лишнего
        }
        array_size++;
    }
    printf(" завершён за %lldms\n",time_ms()-remember_the_time);
 
    printf("Резерование разделённой памяти");
    fflush(stdout);
    remember_the_time=time_ms();
 
    if ((shm = shm_open(SHARED_MEMORY_OBJECT_NAME, mode|O_RDWR, 0440)) == -1) {
        fprintf(stderr, "shm_open error: %s\n", strerror(errno));
        return 1;
    }
 
    if (ftruncate(shm, array_size*sizeof(float)) == -1){
        perror("ftruncate error");
        return 1;
    }
 
    float *array = mmap(0, array_size*sizeof(float), PROT_WRITE|PROT_READ, MAP_SHARED, shm, 0);
    if (array == (float*)-1) {
        fprintf(stderr, "mmap error: %s\n", strerror(errno));
        return 1;
    }
    printf(" завершено за %lldms\n",time_ms()-remember_the_time);
 
 
 
    printf("Считывание %zu элементов из файла в память",array_size);
    fflush(stdout);
 
    remember_the_time=time_ms();
    rewind(ptrfile);//перематываем файл для повторного чтения
    for(size_t m=0; m<array_size; ++m){
        fscanf(ptrfile, "%f",&array[m]);
    }
    fclose(ptrfile);
 
    printf(" завершено за %lldms\n",time_ms()-remember_the_time);
 
    printf("Got from shared memory:\n");
    for(size_t i=0;i<array_size;++i){
        if (i%1000000==0){
            printf("array[%zu]=%.3f\n",i,array[i]);
        }
    }
 
    munmap(array,array_size*sizeof(float));
    close(shm);
 
    /*
     * When you read from stdin (with getchar(), or any other way), it will
     * return characters immediately, without waiting for a Return/Enter. In
     * addition, backspace will no longer 'work' -- instead of erasing the
     * last character, you'll read an actual backspace character in the input.
     * Also, you'll want to make sure to restore canonical mode before your
     * program exits, or the non-canonical handling may cause odd effects
     * with your shell.
     */
    printf("Press any key to free shared memory\n");
    // save old terminal attributes
    struct termios ttyold,ttynew;
    /* get current terminal attirbutes; 0 is the file descriptor for stdin */
    if (tcgetattr(0, &ttynew) != 0)
    {
        fprintf(stderr, "Failed getting terminal attributes\n");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    ttyold = ttynew;
 
    ttynew.c_lflag &= ~ECHO; /* disable canonical mode */
    ttynew.c_lflag &= ~ICANON;
     /* set immediately */
    tcsetattr(0, TCSANOW, &ttynew);
 
    // Press any key there
    getchar();
 
    // Return old settings
    if (tcsetattr(0, TCSANOW, &ttyold) != 0)
    {
        fprintf(stderr, "Failed getting terminal attributes\n");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
 
    shm_unlink(SHARED_MEMORY_OBJECT_NAME);
 
    printf("All Good!\n");
 
    return(EXIT_SUCCESS);
}
 
// Текущее время в миллисекундах
long long time_ms(void){
    struct timeval t;
 
    gettimeofday(&t, NULL);
    long long mt = (long long)t.tv_sec * 1000 + t.tv_usec / 1000;
    return mt;
}

В книге Уильям Стивенс "UNIX: взаимодействие процессов" в главе Функции ftruncate и fstat нашёл описание достаточно изящного приёма. Оказывается, fstat() может вернуть читающему процессу размер выделенной области. Вот так будет выглядеть окончательный вариант программы, читающей разделяемую память:

C
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
// read.c
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/mman.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <termios.h>
#include <inttypes.h>
#include <sys/time.h>
#include <errno.h>
 
#define __USE_FILE_OFFSET64 1
 
#define SHARED_MEMORY_OBJECT_NAME "my_shared_memory"
 
long long time_ms(void);
 
int main (void) {
 
    int shm = 0;
    int mode = O_RDONLY|O_EXCL;
    struct stat info;
 
    printf("Открыть загруженные данные из разделённой памяти\n");
    fflush(stdout);
 
    if ((shm = shm_open(SHARED_MEMORY_OBJECT_NAME, mode, 0400)) == -1) {
        fprintf(stderr, "shm_open error: %s\n", strerror(errno));
        return 1;
    }
 
    if (fstat(shm, &info) == -1 || errno == ENOENT){
        fprintf(stderr, "fstat error: %s\n", strerror(errno));
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
 
    size_t array_size = info.st_size / sizeof(float);
 
    float *array = mmap(0, info.st_size, PROT_READ, MAP_SHARED, shm, 0);
    if (array == (float*)-1) {
        fprintf(stderr, "mmap error: %s\n", strerror(errno));
        return 1;
    }
 
    printf("Got from shared memory:\n");
    for(size_t i=0;i<array_size;++i){
        printf("array[%zu]=%.3f\n",i,array[i]);
    }
 
    munmap(array,array_size*sizeof(float));
    close(shm);
 
    printf("All Good!\n");
 
    return(EXIT_SUCCESS);
}

Всем спасибо за проявленный интерес к теме и помощь! Задача успешно решена.

Новые блоги и статьи Все статьи Все блоги /
SDL3 для Desktop (MinGW): Рисуем цветные прямоугольники с помощью рисовальщика SDL3 на Си и C++ 8Observer8 17.03.2026 Содержание блога Финальные проекты на Си и на C++: finish-rectangles-sdl3-c. zip finish-rectangles-sdl3-cpp. zip	Символические и жёсткие ссылки в Linux. algri14 15.03.2026 Существует два типа ссылок — символические и жёсткие. Ссылка в Linux — это запись в каталоге, которая может указывать либо на inode «файла-ИСТОЧНИКА», тогда это будет «жёсткая ссылка» (hard link),. . .	[Owen Logic] Поддержание уровня воды в резервуаре количеством включённых насосов: моделирование и выбор регулятора ФедосеевПавел 14.03.2026 Поддержание уровня воды в резервуаре количеством включённых насосов: моделирование и выбор регулятора ВВЕДЕНИЕ Выполняя задание на управление насосной группой заполнения резервуара,. . .	делаю науч статью по влиянию грибов на сукцессию anaschu 13.03.2026 прикрепляю статью
SDL3 для Desktop (MinGW): Создаём пустое окно с нуля для 2D-графики на SDL3, Си и C++ 8Observer8 10.03.2026 Содержание блога Финальные проекты на Си и на C++: hello-sdl3-c. zip hello-sdl3-cpp. zip Результат:	Установка CMake и MinGW 13.1 для сборки С и C++ приложений из консоли и из Qt Creator в EXE 8Observer8 10.03.2026 Содержание блога MinGW - это коллекция инструментов для сборки приложений в EXE. CMake - это система сборки приложений. Здесь описаны базовые шаги для старта программирования с помощью CMake и. . .	Как дизайн сайта влияет на конверсию: 7 решений, которые реально повышают заявки Neotwalker 08.03.2026 Многие до сих пор воспринимают дизайн сайта как “красивую оболочку”. На практике всё иначе: дизайн напрямую влияет на то, оставит человек заявку или уйдёт через несколько секунд. Даже если у вас. . .	Модульная разработка через nuget packages DevAlt 07.03.2026 Сложившийся в . Net-среде способ разработки чаще всего предполагает монорепозиторий в котором находятся все исходники. При создании нового решения, мы просто добавляем нужные проекты и имеем. . .

@Sibmax1988 3 / 3 / 0 Регистрация: 22.09.2015 Сообщений: 124
	14.06.2016, 13:44
	а что с помощью семафоров или mutex нельзя ограничить чтение пока не будешь уверен что уже точно можно читать? 0

@Loinch 14 / 7 / 2 Регистрация: 25.03.2014 Сообщений: 90
	14.06.2016, 13:50 [ТС]
	Sibmax1988, зачем же усложнять, если есть встроенные механизмы O_RDONLY, O_EXCL. Только непонятно, почему shm_open не возвращает ошибку если объект разделяемой памяти не существует. У меня нигде не используется распараллеливание записи в эту область; семафоры или мьютексы добавлять ИМХО избыточно. 0

@Sibmax1988 3 / 3 / 0 Регистрация: 22.09.2015 Сообщений: 124
	14.06.2016, 13:53
	Loinch, зато точно сработает особенно если воспользоваться мьтексами 4 лишних строчки в коде и все но тут дело исключительно ваше 1

@Loinch 14 / 7 / 2 Регистрация: 25.03.2014 Сообщений: 90
	14.06.2016, 14:20 [ТС]
	Sibmax1988, я бы предпочёл этого избежать в основном из-за недостаточного опыта с блокировками. Если подскажите что и как правильно сделать, то с удовольствием воспользуюсь советом. 0

@Sibmax1988 3 / 3 / 0 Регистрация: 22.09.2015 Сообщений: 124
	14.06.2016, 15:00
	да там все достаточно просто прочитайте теорию мьютексам в момент когда нельзя читать из памяти закрываете ее а когда можно открываете вы же знаете в какой момент можно читать а в какой нет есть код для этого но показать смогу только вечером если интересно конечно 1

Разделяемая память POSIX IPC как узнать, что память выделена и её уже можо использовать?

Решение