news 2026/9/26 3:09:20

Linux系统:IPC进程间的通信--共享内存

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张小明

前端开发工程师

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文章封面图
Linux系统:IPC进程间的通信--共享内存

一 共享内存

本质上是内存预留的一块空间,就是一块物理空间,进程间的复制是虚拟的空间。

内核物理内存,映射到多个不同进程的虚拟地址空间。多个进程可以直接读写这块内存,实现进程间的通信。

两个进程通过唯一的key对应一个IPC对象/共享内存块,再把进程关联到这块内存,实现共享。

1.创建key

key_t ftok(const char *pathname, int proj_id);//创建临时键值
用pathname文件id和proj_id最后一个字节联合生成一个唯一的key.

功能:
通过该函数可以将pathname指定的路径用来以
proj_id生成唯一的临时键值。
参数:pathname 路径+名称===》任意文件,只要不会被删除重建即可。
proj_id 整形的数字,一般用ASCII码的单字符表示与参数1的运算。

返回值:成功 返回唯一键值 失败 -1

一般这样用:ftok(“/”,‘a’);

2.申请对象,获得共享内存id

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

功能:
使用唯一键值key向内核提出共享内存使用申请
参数: key 唯一键值
size 要申请的共享内存大小
shmflg 申请的共享内存访问权限,八进制表示
如果是第一个申请,则用IPC_CREAT
如果要检测是否存在,用IPC_EXCL
返回值:
成功 返回共享内存id,一般用shmid表示
失败 -1;

key --- IPC_PRIVATE //创建一个key对应ipc对象
key --- 不是IPC_PRIVATE
shmflag 指定 IPC_CREAT|0666 //此时如果ipc对象不存在,则创建

3.建立进程虚拟空间与共享内存块的映射关系

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

功能:将指定shmid对应的共享内存映射到本地内存。
参数:shmid 要映射的本地内存
shmaddr 本地可用的地址,如果不确定则用NULL,表示由系统自动分配。
shmflg :
0 , 表示读写
SHM_RDONLY, 只读
返回值:
成功 返回映射的地址,一般等于shmaddr
失败 (void*)-1

4.解除映射关系

int shmdt(const void *shmaddr);//detach

功能:将本地内存与共享内存断开映射关系。
参数:
shmaddr 要断开的映射地址。 //shmaddr 参数必须是前面shmat 函数返回的地址
返回值:
成功 0 失败 -1

5.删除对象
int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);//控制
功能:
修改共享内存属性,也可以删除指定的共享内存对象。
参数:
shmid 要删除的共享内存对象
cmd //IPC_RMID 删除对象的宏
buf // NULL 表示只删除对象。
返回值:
成功 0 失败 -1

#include<unistd.h> #include<stdio.h> #include<sys/types.h> #include<sys/ipc.h> #include<sys/shm.h> #include<stdlib.h> int main(int argc, const char *argv[]) { key_t key = ftok("/",'a'); if(key < 0) { perror("key fail"); return -1; } printf("key = %#x\n",key); int shmid = shmget(key,1024,IPC_CREAT|0666); if(shmid < 0) { perror("shmget fail"); return -1; } printf("shmid = %d\n",shmid); int *p = shmat(shmid,NULL,0); if(p == (void *)-1) { perror("shmat fail"); return -1; } *p = 100; sleep(5); if(shmdt(p)<0) { perror("shmdt fail"); return -1; } if(shmctl(shmid,IPC_RMID,NULL)) { perror("shmctl fail"); return -1; } return 0; }

二特点

共享内存是通信速度最快的IPC,管道等都需要在内核和用户态之间拷贝数据;共享内存直接操作内存,没有数据拷贝开销。

多个进程同时读写会发生资源竞争要加锁。

共享内存段由内核管理,创建后就算进程退出,内存段还存在,需要手动删除。

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