Linux共享内存：实践探索-猿码集

1. 介绍

Linux共享内存是一种在Linux操作系统中进行内存共享的机制，它允许多个进程之间共享同一块内存区域。使用共享内存可以提高进程之间的通信效率，减少数据拷贝的开销。

2. 共享内存的基本概念

2.1 共享内存的创建

在Linux中，可以使用shmget()系统调用创建共享内存。示例代码如下：


#include <sys/shm.h>
    
int shmid = shmget(key, size, flags);

其中，key是一个用于标识共享内存的键值，size是要创建的共享内存大小，flags是一个标志，用于指定共享内存的权限。

2.2 共享内存的附加

在创建共享内存之后，需要使用shmat()系统调用将共享内存区域附加到进程的地址空间中：


void *shmaddr = shmat(shmid, shmaddr, shmflg);

其中，shmid是由shmget()返回的共享内存标识符，shmaddr是指定的共享内存地址，shmflg是附加选项。

2.3 共享内存的访问

一旦共享内存附加到进程的地址空间中，进程就可以通过访问该内存地址来进行读写操作。


int *shared_memory = (int *)shmaddr;
*shared_memory = 10;

在上面的示例中，将整数值10写入共享内存区域。

2.4 共享内存的分离与销毁

当进程不再需要使用共享内存时，可以使用shmdt()系统调用将共享内存从进程的地址空间中分离：


int result = shmdt(shmaddr);

另外，当共享内存不再被任何进程使用时，可以使用shmctl()系统调用销毁共享内存：


int result = shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL);

3. 实例探索

3.1 创建共享内存

在实例中，我们将创建一个共享内存区域，用于在两个进程之间传递整数值。


#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/shm.h>
#include <unistd.h>
#define SHARED_MEMORY_KEY 1234
int main() {
    int shmid = shmget(SHARED_MEMORY_KEY, sizeof(int), IPC_CREAT | 0666);
    if (shmid == -1) {
        perror("shmget");
        exit(1);
    }
    
    printf("Successfully created shared memory\n");
    
    return 0;
}

在上面的代码中，我们使用shmget()函数创建了一个大小为sizeof(int)的共享内存区域，并将其赋值给shmid变量。

3.2 附加共享内存

在第一个进程中，我们将共享内存附加到地址空间中，并写入一个整数值。


#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/shm.h>
#include <unistd.h>
#define SHARED_MEMORY_KEY 1234
int main() {
    int shmid = shmget(SHARED_MEMORY_KEY, sizeof(int), IPC_CREAT | 0666);
    if (shmid == -1) {
        perror("shmget");
        exit(1);
    }
    
    void *shmaddr = shmat(shmid, NULL, 0);
    if (shmaddr == (void *)-1) {
        perror("shmat");
        exit(1);
    }
    
    int *shared_memory = (int *)shmaddr;
    *shared_memory = 10;
    
    printf("Successfully attached shared memory\n");
    
    return 0;
}

在上面的代码中，我们使用shmat()函数将共享内存附加到当前进程的地址空间中，并将共享内存地址转换为整数指针进行写操作。

3.3 访问共享内存

在第二个进程中，我们将共享内存附加到地址空间中，并读取之前写入的整数值。


#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/shm.h>
#include <unistd.h>
#define SHARED_MEMORY_KEY 1234
int main() {
    int shmid = shmget(SHARED_MEMORY_KEY, sizeof(int), IPC_CREAT | 0666);
    if (shmid == -1) {
        perror("shmget");
        exit(1);
    }
    
    void *shmaddr = shmat(shmid, NULL, 0);
    if (shmaddr == (void *)-1) {
        perror("shmat");
        exit(1);
    }
    
    int *shared_memory = (int *)shmaddr;
    
    printf("Shared memory value: %d\n", *shared_memory);
    
    return 0;
}

在上面的代码中，我们使用shmat()函数将共享内存附加到当前进程的地址空间中，并将共享内存地址转换为整数指针进行读操作。

3.4 分离共享内存与销毁共享内存

在两个进程完成共享内存的访问后，我们可以使用shmdt()函数将共享内存从进程的地址空间中分离，并使用shmctl()函数销毁共享内存。


#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/shm.h>
#include <unistd.h>
#define SHARED_MEMORY_KEY 1234
int main() {
    int shmid = shmget(SHARED_MEMORY_KEY, sizeof(int), IPC_CREAT | 0666);
    if (shmid == -1) {
        perror("shmget");
        exit(1);
    }
    
    void *shmaddr = shmat(shmid, NULL, 0);
    if (shmaddr == (void *)-1) {
        perror("shmat");
        exit(1);
    }
    
    int *shared_memory = (int *)shmaddr;
    
    printf("Shared memory value: %d\n", *shared_memory);
    
    int result = shmdt(shmaddr);
    if (result == -1) {
        perror("shmdt");
        exit(1);
    }
    
    result = shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL);
    if (result == -1) {
        perror("shmctl");
        exit(1);
    }
    
    printf("Successfully detached and destroyed shared memory\n");
    
    return 0;
}

在上面的代码中，我们使用shmdt()函数将共享内存从进程的地址空间中分离，并使用shmctl()函数销毁共享内存。

4. 总结

通过本文的介绍和实例探索，我们了解了Linux下的共享内存机制。共享内存可以提高进程之间的通信效率，减少数据拷贝的开销。我们学习了共享内存的创建、附加、访问、分离和销毁等基本操作，并通过实例代码进行了实践。在实际开发中，我们可以根据具体需求使用共享内存实现高效的进程间通信。

Linux共享内存：实践探索