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共享内存（与消息队列相似）

news 2025/7/3 18:21:15

目录

共享内存概述

共享内存函数 

 （1）shmget函数

功能概述

函数原型

参数解释

返回值

示例

结果

 （2）shmat函数

功能概述

函数原型

参数解释

返回值

 （3）shmdt函数

功能概述

函数原型

参数解释

返回值

示例1（所有函数结合总示例）

结果

示例2（内存偏移存取数据）

结果

共享内存概述

共享内存在进程间传输数据的效率极高。

概念：在物理内存中开辟一块区域，让多个进程能将其映射到各自虚拟地址空间，实现对同一块内存的共享访问。

原理：先由进程创建共享内存获标识符，其他进程再将其映射到自身地址空间，然后进程就能像访问普通内存一样对其进行读写操作。

优点：数据传输快，因为无需像其他通信方式那样进行数据复制；能支持大量数据传输，适合对大块数据的频繁访问。

缺点：需进程自行处理同步和互斥问题，以避免数据冲突；使用不当易引发程序错误和内存泄漏，且不支持跨机器的进程通信。

应用场景：常用于对通信速度要求高的场景，如实时数据处理系统、数据库系统中的缓冲区管理等。

共享内存函数 

 （1）shmget函数

功能概述

        shmget 是一个用于创建或获取共享内存段的系统调用，主要用于在类 Unix 系统（如 Linux）中实现进程间通信（IPC）

函数原型
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>

int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);
参数解释

        key：用于标识共享内存段的键值。它可以是通过 ftok 函数生成的唯一键值，也可以是 IPC_PRIVATE。若为 IPC_PRIVATE，则会创建一个新的、私有的共享内存段，该共享内存段只能由创建它的进程及其子进程访问。

        size：指定要创建或获取的共享内存段的大小，以字节为单位。若要创建新的共享内存段，此参数必须大于 0。

        shmflg：一组标志位，用于控制共享内存段的创建和访问权限。常见标志如下：

      IPC_CREAT：若指定的共享内存段不存在，则创建它。

      IPC_EXCL：与 IPC_CREAT 一起使用时，若共享内存段已存在，函数会失败并返回 -1。权限标志：如 0666，用于设置共享内存段的访问权限，类似于文件的权限设置。

返回值

        若调用成功，返回一个非负整数，即共享内存段的标识符（shmid），后续的共享内存操作会使用这个标识符。

        若失败，返回 -1，并设置 errno 来指示错误类型。

示例
#include <iostream>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <stdio.h>

using namespace std;

typedef struct student
{
	char stuid[20];
	char stuname[20];
}STU;

int main()
{
	int shmid = shmget((key_t)1002, sizeof(STU), IPC_CREAT | 0777);
	if (shmid < 0)
	{
		perror("shmget error");
	}

	return 0;
}
结果

下面第二个就是我们创建的共享内存

 （2）shmat函数

功能概述

        shmat 函数是类 Unix 系统（如 Linux）中用于将共享内存段附加到调用进程的地址空间的系统调用，通过它进程可以像访问自身内存一样访问共享内存段。

函数原型
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>

void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg);
参数解释

        shmid：这是由 shmget 函数返回的共享内存段标识符，用于指定要附加的共享内存段。

        shmaddr：它指定共享内存段要附加到的进程地址空间的地址。一般可设置为 NULL，让系统自动选择合适的地址进行附加。

        shmflg：这是一组标志位，用于控制附加操作的行为，常见标志如下：

                SHM_RDONLY：以只读模式附加共享内存段，即进程只能读取共享内存中的数据，不能进行写入操作。

                0：以读写模式附加共享内存段。

返回值

        若调用成功，返回指向共享内存段在进程地址空间中起始地址的指针，后续进程可通过该指针访问共享内存段。

        若失败，返回 (void *)-1，并设置 errno 来指示错误类型。

 （3）shmdt函数

功能概述

        shmdt 函数在类 Unix 系统里用于将共享内存段从调用进程的地址空间分离。分离后，进程就无法再通过之前附加时得到的指针来访问该共享内存段，但共享内存段本身并不会被删除，其他仍附加了该共享内存段的进程依旧可以访问它。

函数原型
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>

int shmdt(const void *shmaddr);
参数解释

        shmaddr：这是一个指向共享内存段在进程地址空间中起始地址的指针，该指针是之前调用 shmat 函数时返回的。

返回值

        若调用成功，返回 0。

        若失败，返回 -1，同时设置 errno 以指示错误类型。

示例1（所有函数结合总示例）

Amain.cpp发送数据

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

using namespace std;

typedef struct student
{
	char stuid[20];
	char stuname[20];
}STU;

int main()
{
	void* shmaddr = NULL;
	int shmid = shmget((key_t)1002, sizeof(STU), IPC_CREAT | 0777);
	if (shmid < 0)
	{
		perror("shmget error");
	}
	else
	{
		// 链接共享内存
		shmaddr = shmat(shmid, NULL, 0);

		// 共享内存写入数据
		STU stu = { "2019211001", "zhangsan" };
		memcpy(shmaddr, &stu, sizeof(STU));

		// 断开链接共享内存
		shmdt(shmaddr);
	}

	return 0;
}

Bmain.cpp接收数据

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

using namespace std;

typedef struct student
{
	char stuid[20];
	char stuname[20];
}STU;

int main()
{
	void* shmaddr = NULL;
	int shmid = shmget((key_t)1002, sizeof(STU), IPC_CREAT | 0777);
	if (shmid < 0)
	{
		perror("shmget error");
	}
	else
	{
		// 链接共享内存
		shmaddr = shmat(shmid, NULL, 0);

		// 共享内存取数据
		STU stu = { 0 };
		memcpy(&stu, shmaddr, sizeof(STU));

		cout << "学号：" << stu.stuid << endl;
		cout << "姓名：" << stu.stuname << endl;

		memset(shmaddr, 0, sizeof(STU)); // 清空共享内存数据

		// 断开链接共享内存
		shmdt(shmaddr);
	}

	return 0;
}

注：因为是对内存直接操作，所以在取完数据之后记得清空内存 

结果

示例2（内存偏移存取数据）

Amain.cpp

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

using namespace std;

typedef struct student
{
	char stuid[20];
	char stuname[20];
}STU;

int main()
{
	void* shmaddr = NULL;
	int shmid = shmget((key_t)1002, sizeof(STU)*3, IPC_CREAT | 0777);
	if (shmid < 0)
	{
		perror("shmget error");
	}
	else
	{
		// 链接共享内存
		shmaddr = shmat(shmid, NULL, 0);

		// 共享内存写入数据
		STU stu = { 0 };

		for (int i = 1; i < 4; i++)
		{
			sprintf(stu.stuid, "%d", i);
			sprintf(stu.stuname, "name%d", i);

			memcpy(shmaddr + sizeof(STU) * (i - 1), &stu, sizeof(STU));
		}

		// 断开链接共享内存
		shmdt(shmaddr);
	}

	return 0;
}

 Bmain.cpp

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

using namespace std;

typedef struct student
{
	char stuid[20];
	char stuname[20];
}STU;

int main()
{
	void* shmaddr = NULL;
	int shmid = shmget((key_t)1002, sizeof(STU)*3, IPC_CREAT | 0777);
	if (shmid < 0)
	{
		perror("shmget error");
	}
	else
	{
		// 链接共享内存
		shmaddr = shmat(shmid, NULL, 0);

		// 共享内存取数据
		STU stu = { 0 };
		
		for (int i = 1; i < 4; i++)
		{
			memcpy(&stu, shmaddr + sizeof(STU) * (i - 1), sizeof(STU));

			cout << "次数" << i << "学号：" << stu.stuid << endl;
			cout << "次数" << i << "姓名：" << stu.stuname << endl;
		}

		memset(shmaddr, 0, sizeof(STU)); // 清空共享内存数据

		// 断开链接共享内存
		shmdt(shmaddr);
	}

	return 0;
}
结果

http://www.dtcms.com/a/123155.html

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