1. Linux共享内存简介
共享内存是一种在多个进程之间共享数据的机制。通过将内存区域映射到多个进程的地址空间，多个进程可以直接访问相同的内存块，从而实现数据共享。共享内存通常比其他进程间通信机制（如管道、信号量等）更高效。
1.1 共享内存的优点
1. 高效性：共享内存的数据直接存在于内存中，多个进程可以直接读写数据，无需进行数据拷贝和通信，因此性能较高。
2. 简单性：使用共享内存进行进程间通信相对简单，只需要进行内存映射和读写操作即可。
1.2 共享内存的缺点
1. 同步问题：由于多个进程可以同时访问共享内存，需要进行适当的同步措施，以避免竞争条件和数据不一致。
2. 信任问题：多个进程共享同一块内存，需要确保不同进程之间的信任关系，以防止安全隐患。
2. Linux共享内存操作
2.1 创建共享内存
使用shmget函数可以创建一个新的共享内存区域，并返回一个唯一的标识符（shmid）。
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);
参数：
key: 用于标识共享内存的键值
size: 共享内存的大小，以字节为单位
shmflg: 创建共享内存的权限标志位
返回值：
成功：返回共享内存的标识符（shmid）
失败：返回-1，并设置errno
2.2 连接共享内存
使用shmat函数可以将共享内存区域连接到当前进程的地址空间中。
void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg);
参数：
shmid: 共享内存的标识符
shmaddr: 指定共享内存的地址，通常设置为NULL，让系统自动选择空闲地址
shmflg: 操作权限标志位
返回值：
成功：返回共享内存的起始地址
失败：返回(void *)-1，并设置errno
2.3 断开共享内存连接
使用shmdt函数可以断开当前进程与共享内存的连接。
int shmdt(const void *shmaddr);
参数：
shmaddr: 连接到共享内存的起始地址
返回值：
成功：返回0
失败：返回-1，并设置errno
2.4 删除共享内存
使用shmctl函数可以删除已经存在的共享内存区域。
int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);
参数：
shmid: 共享内存的标识符
cmd: 控制命令
buf: 操作的参数，可以为NULL
返回值：
成功：返回0
失败：返回-1，并设置errno
3. 示例代码
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#define SHM_SIZE 1024
int main() {
key_t key = ftok(".", 'X');
if (key == -1) {
perror("ftok");
exit(1);
}
int shmid = shmget(key, SHM_SIZE, IPC_CREAT | 0666);
if (shmid == -1) {
perror("shmget");
exit(1);
}
void *shmaddr = shmat(shmid, NULL, 0);
if (shmaddr == (void *)-1) {
perror("shmat");
exit(1);
}
strcpy((char *)shmaddr, "Hello, shared memory!");
printf("Data written to shared memory: %s\n", (char *)shmaddr);
if (shmdt(shmaddr) == -1) {
perror("shmdt");
exit(1);
}
if (shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL) == -1) {
perror("shmctl");
exit(1);
}
return 0;
}
以上示例代码演示了如何创建、连接、读取和删除共享内存。
4. 总结
共享内存是一种高效的进程间通信机制，适用于需要大量数据共享的场景。本文介绍了共享内存的基本概念、创建、连接和删除的操作步骤，并提供了示例代码作为参考。在实际开发中，使用共享内存需要注意同步和信任问题，以确保数据安全和正确性。