linux进程通信之共享内存实例

场景：一个简单的 智能家居温度监控系统 的共享内存应用实例，模拟多个传感器进程写入数据、一个显示进程读取数据。

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

#define SHM_KEY 0x1234

// 共享内存数据结构（存储温度数据）
typedef struct {
    float living_room_temp;  // 客厅温度
    float bedroom_temp;      // 卧室温度
    int update_flag;         // 数据更新标志（0=未更新 1=已更新）
} temp_data;

// 传感器进程（写入数据）
void sensor_process(const char *room_name) {
    int shmid = shmget(SHM_KEY, sizeof(temp_data), 0666);
    temp_data *shm = (temp_data*)shmat(shmid, NULL, 0);

    srand(time(NULL) + getpid()); // 随机种子
    
    while(1) {
        float temp = 20.0 + (rand() % 100)/10.0; // 生成20.0~30.0的随机温度
        
        if(strcmp(room_name, "living_room") == 0) {
            shm->living_room_temp = temp;
        } else {
            shm->bedroom_temp = temp;
        }
        
        shm->update_flag = 1; // 标记数据已更新
        sleep(2); // 每2秒更新一次
    }
}

// 显示进程（读取数据）
void display_process() {
    int shmid = shmget(SHM_KEY, sizeof(temp_data), IPC_CREAT | 0666);
    temp_data *shm = (temp_data*)shmat(shmid, NULL, 0);
    
    while(1) {
        if(shm->update_flag) {
            printf("\n=== 家庭温度监控 ===\n");
            printf("客厅: %.1f°C\n", shm->living_room_temp);
            printf("卧室: %.1f°C\n", shm->bedroom_temp);
            shm->update_flag = 0; // 重置标志位
        }
        sleep(1); // 每秒检查一次
    }
}

int main() {
    // 创建共享内存
    int shmid = shmget(SHM_KEY, sizeof(temp_data), IPC_CREAT | 0666);
    
    // 创建显示进程
    if(fork() == 0) {
        display_process();
        exit(0);
    }

    // 创建两个传感器进程
    if(fork() == 0) {
        sensor_process("living_room");
        exit(0);
    }
    
    if(fork() == 0) {
        sensor_process("bedroom");
        exit(0);
    }

    // 等待子进程（实际应用中应有更完善的等待逻辑）
    wait(NULL);
    
    // 清理资源（此处简化处理）
    shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL);
    return 0;
}

实现效果：

=== 家庭温度监控 ===
客厅: 23.5°C
卧室: 25.8°C

=== 家庭温度监控 ===
客厅: 26.1°C
卧室: 24.3°C

=== 家庭温度监控 ===
客厅: 22.9°C
卧室: 27.4°C
（每2秒更新一次温度数据）

代码说明：

1. 数据结构设计：

   • living_room_temp：存储客厅温度值

   • bedroom_temp：存储卧室温度值

   • update_flag：简单的数据更新标志

2. 进程分工：

   • 传感器进程：模拟温度传感器（每个房间一个进程）

     • 生成随机温度数据（20.0~30.0）

     • 更新对应房间的温度值

     • 设置更新标志位

   • 显示进程：统一显示数据

     • 监控更新标志位

     • 显示最新温度后重置标志位

3. 关键技术点：

   • shmget：创建/获取共享内存

   • shmat：将共享内存映射到进程地址空间

   • 简单标志位实现数据更新通知（实际生产环境建议使用信号量）

编译运行：

gcc -o smart_home smart_home.c
./smart_home

应用场景扩展：

1. 智能家居系统：

   • 集成更多传感器（湿度、光照）

   • 添加自动控制逻辑（温度超过阈值启动空调）

2. 工业监控系统：

   • 监控多台设备状态

   • 异常数据报警功能

3. 车联网系统：

   • 收集多个车载传感器数据

   • 实时显示车辆状态