Linux中的共享内存

System V IPC共享内存

这是早期UNIX系统引入的传统共享内存方式，通过ipc函数(如shmget, shmat等)进行操作。

POSIX共享内存

POSIX共享内存：相比于System V IPC共享内存，POSIX共享内存的接口更简单，而且性能也更好。其共享内存的创建和管理则更像是文件操作，通过mmap等函数进行操作，而且支持有名字的共享内存，这样就可以通过名字来让不相关的进程共享内存。

POSIX共享内存在Linux系统中，是通过内存映射的方式实现的。具体来说，它会在虚拟内存空间中创建一块区域，并将其映射到物理内存，这样就形成了一个共享内存区域。然后，不同的进程可以将这块共享内存区域映射到自己的地址空间中，这样就可以访问和修改这块共享内存。

创建和使用POSIX共享内存的步骤如下：

创建共享内存：可以使用shm_open函数创建一个新的共享内存段或者打开一个已存在的共享内存段。这个函数会返回一个文件描述符，后续的操作都会用到这个文件描述符。

设置共享内存大小：可以使用ftruncate函数设置共享内存的大小。需要注意的是，刚创建的共享内存大小为0，必须通过ftruncate设定大小后才能使用。

映射共享内存：可以使用mmap函数将共享内存映射到进程的地址空间，返回映射地址。之后进程就可以通过这个地址来访问共享内存。

操作共享内存：进程可以直接通过前一步得到的地址来读写共享内存。

解除映射：当进程不再需要使用共享内存时，应使用munmap函数将共享内存从自己的地址空间中解除映射。

删除共享内存：如果系统中不再需要这块共享内存，可以使用shm_unlink函数删除它。

因此，POSIX共享内存的关键在于内存映射，通过在虚拟内存和物理内存之间建立映射关系，使得不同的进程都可以访问同一块物理内存。这样不仅提高了数据访问的效率，而且简化了进程间的通信。

cpp 复制代码

#include <sys/mman.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>

#define SHM_NAME "/my_shm"
#define SHM_SIZE 1024

int main() {
    int shm_fd;
    void *ptr;

    /* 创建共享内存对象 */
    shm_fd = shm_open(SHM_NAME, O_CREAT | O_RDWR, 0666);
    if (shm_fd == -1) {
        perror("shm_open");
        exit(-1);
    }

    /* 设置共享内存的大小 */
    if (ftruncate(shm_fd, SHM_SIZE) == -1) {
        perror("ftruncate");
        exit(-1);
    }

    /* 映射共享内存 */
    ptr = mmap(0, SHM_SIZE, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, shm_fd, 0);
    if (ptr == MAP_FAILED) {
        perror("mmap");
        exit(-1);
    }

    /* 在父进程中写入数据，子进程中读取数据 */
    if (fork() == 0) {
        /* Child process */
        sleep(1); /* Wait for a while to make sure the parent process has written the data. */
        printf("Child read: %s\n", (char*)ptr);
        munmap(ptr, SHM_SIZE);
        shm_unlink(SHM_NAME);
    } else {
        /* Parent process */
        const char *message = "Hello, Shared Memory!";
        sprintf(ptr, "%s", message);
        printf("Parent wrote: %s\n", (char*)ptr);
        sleep(2); /* Wait for a while to make sure the child process has read the data. */
        munmap(ptr, SHM_SIZE);
    }

    return 0;
}

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