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共享内存

一、共享内存（Shared Memory）

1.1 基本概念

• System V提供：UNIX操作系统的进程间通信方式

• 特点：效率最高的IPC方式

1.2 操作流程

key → 申请对象 → 映射对象 → 读写对象 → 撤销映射 → 删除对象

1.3 与管道的区别

1.4 相关函数接口

1.4.1 生成键值ftok()

#include <sys/types.h> #include <sys/ipc.h> key_t ftok(const char *pathname, int proj_id);

功能：通过路径和项目ID生成唯一键值
参数：

• pathname：任意存在且不常改变的文件路径

• proj_id：项目ID（通常使用ASCII字符）
  返回值：成功返回键值，失败返回-1

1.4.2 申请共享内存shmget()

#include <sys/ipc.h> #include <sys/shm.h> int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);

功能：申请共享内存
参数：

• key：唯一键值

• size：申请的内存大小

• shmflg：权限标志

  • IPC_CREAT：创建（如果不存在）

  • IPC_EXCL：检测是否存在

  • 权限：八进制数（如0666）
    返回值：成功返回shmid，失败返回-1

1.4.3 映射共享内存shmat()

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

功能：将共享内存映射到进程地址空间
参数：

• shmid：共享内存ID

• shmaddr：映射地址（通常为NULL，由系统分配）

• shmflg：访问权限

  • 0：读写

  • SHM_RDONLY：只读
    返回值：成功返回映射地址，失败返回(void*)-1

1.4.4 读写共享内存

// 字符串操作 strcpy(shm_ptr, "Hello"); strcat(shm_ptr, " World"); // 内存操作 memcpy(shm_ptr, data, size); memset(shm_ptr, 0, size); memcmp(shm_ptr, data, size); // 直接赋值 *(int*)shm_ptr = 100;

1.4.5 撤销映射shmdt()

int shmdt(const void *shmaddr);

功能：断开共享内存映射
参数：

• shmaddr：映射地址
  返回值：成功返回0，失败返回-1

1.4.6 删除共享内存shmctl()

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

功能：控制共享内存
参数：

• shmid：共享内存ID

• cmd：控制命令

  • IPC_RMID：删除共享内存

• buf：通常为NULL
  返回值：成功返回0，失败返回-1

1.5 示例代码

#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <sys/ipc.h> #include <sys/shm.h> #include <sys/types.h> #include <unistd.h> #define SHM_SIZE 1024 int main() { // 1. 生成键值 key_t key = ftok("/tmp", 'A'); if (key == -1) { perror("ftok"); exit(1); } // 2. 申请共享内存 int shmid = shmget(key, SHM_SIZE, IPC_CREAT | 0666); if (shmid == -1) { perror("shmget"); exit(1); } // 3. 映射共享内存 char *shm_ptr = (char*)shmat(shmid, NULL, 0); if (shm_ptr == (void*)-1) { perror("shmat"); exit(1); } // 4. 读写共享内存 sprintf(shm_ptr, "Hello from PID: %d", getpid()); printf("Write to shm: %s\n", shm_ptr); sleep(2); // 等待其他进程读取 // 5. 撤销映射 if (shmdt(shm_ptr) == -1) { perror("shmdt"); } // 6. 删除共享内存（通常由最后一个进程执行） if (shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL) == -1) { perror("shmctl"); } return 0; }

1.6 命令工具

# 查看所有IPC对象 ipcs -a # 查看共享内存 ipcs -m # 删除共享内存 ipcrm -m shmid # 查看进程 ps aux | grep a.out

1.7 共享内存特性验证

1. 数据存储方式：拷贝（不是剪切）

2. 多次读写：会覆盖原有数据（无偏移时）

3. 同步问题：需要配合其他IPC机制