Linux 共享内存（shm）

共享内存（Shared Memory）是最快的进程间通信方式，因为它直接让多个进程访问同一块物理内存，无需数据拷贝。

我会用 C 语言 + System V 共享内存（shmget/shmat/shmdt/shmctl） 给你完整、可直接运行的实现方案，包含：

1. 核心 API 讲解
2. 写进程代码
3. 读进程代码
4. 运行与清理命令

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一、共享内存核心 API

Linux 下共享内存标准接口：

c

运行

// 1. 创建/获取共享内存段
int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);

// 2. 挂载共享内存到进程地址空间
void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg);

// 3. 卸载共享内存
int shmdt(const void *shmaddr);

// 4. 控制共享内存（删除、获取信息）
int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);

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二、完整实现：两个进程通信

1. 写进程（shm_write.c）

创建共享内存 → 写入数据

c

运行

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <string.h>

// 约定的 KEY 值，两个进程必须相同
#define SHM_KEY 0x1234
// 共享内存大小
#define SHM_SIZE 1024

int main() {
    // 1. 创建共享内存
    int shmid = shmget(SHM_KEY, SHM_SIZE, IPC_CREAT | 0666);
    if (shmid == -1) {
        perror("shmget failed");
        exit(1);
    }
    printf("创建共享内存成功，ID：%d\n", shmid);

    // 2. 挂载到当前进程
    char *shmaddr = (char *)shmat(shmid, NULL, 0);
    if (shmaddr == (void *)-1) {
        perror("shmat failed");
        exit(1);
    }

    // 3. 写入数据
    const char *msg = "Hello, 共享内存测试！";
    strcpy(shmaddr, msg);
    printf("写入数据：%s\n", msg);

    // 4. 等待读进程读取
    printf("按回车退出...\n");
    getchar();

    // 5. 卸载共享内存
    shmdt(shmaddr);
    return 0;
}

2. 读进程（shm_read.c）

获取共享内存 → 读取数据

c

运行

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <string.h>

#define SHM_KEY 0x1234
#define SHM_SIZE 1024

int main() {
    // 1. 获取已创建的共享内存
    int shmid = shmget(SHM_KEY, SHM_SIZE, 0666);
    if (shmid == -1) {
        perror("shmget failed");
        exit(1);
    }
    printf("获取共享内存成功，ID：%d\n", shmid);

    // 2. 挂载
    char *shmaddr = (char *)shmat(shmid, NULL, 0);
    if (shmaddr == (void *)-1) {
        perror("shmat failed");
        exit(1);
    }

    // 3. 读取并打印
    printf("读取数据：%s\n", shmaddr);

    // 4. 卸载
    shmdt(shmaddr);
    return 0;
}

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三、编译与运行

1. 编译

bash

运行

gcc shm_write.c -o shm_write
gcc shm_read.c -o shm_read

2. 运行（必须先启动写进程）

终端 1：

bash

运行

./shm_write

终端 2：

bash

运行

./shm_read

你会看到：

• 写进程写入消息
• 读进程直接读取到同一块内存的数据

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四、共享内存清理（重要）

共享内存随内核存在，进程退出不会自动删除！

查看共享内存

bash

运行

ipcs -m

删除指定共享内存

bash

运行

ipcrm -m [shmid]

一次性删除所有共享内存

bash

运行

ipcrm --all=shm

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五、关键说明

1. key 值
   • 两个进程必须使用相同的 key 才能找到同一块共享内存
2. 生命周期
   • 内核持续管理，直到手动 ipcrm 删除或重启系统
3. 同步问题
   • 共享内存不带同步机制，多进程同时读写会产生数据混乱
   • 实际使用需要配合：信号量 / 互斥锁

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总结

1. 共享内存是最快的进程通信方式
2. 四步标准流程：shmget → shmat → 读写 → shmdt
3. 必须手动用 ipcrm 清理内存
4. 多进程并发需要信号量同步