《场景化落地：用 Linux 共享内存解决进程间高效数据传输问题（终篇）》
前引：共享内存是 Linux 进程间通信中效率最高的方式，但 “内存映射原理”“权限配置”“同步机制” 等知识点常让新手望而却步。本文从基础概念拆解入手，先讲清共享内存的工作逻辑，再通过 “创建→挂载→读写→销毁” 完整实操案例，帮你从零掌握核心用法，无论你是 Linux 入门者还是需要夯实基础的开发者，都能快速实现从 “懂概念” 到 “能实操” 的跨越！
目录
【一】共享内存介绍
【二】整体流程与特点
流程：
特点：
【三】使用步骤
（1）申请共享内存
（1）ftok（）
（2）shmget（）
（2）挂接
（3）去关联
（4）释放共享内存
（5）例如
【四】共享内存效率与内核
【五】信号量与高效
【一】共享内存介绍
共享内存：也属于一种进程通信方式，让多个进程通过访问同一块内存实现通信的方式
【二】整体流程与特点
流程：
总的流程分为以下几步：（已存在的共享内存通过“Key”直接用即可，不用重新申请）
需要先申请共享内存，然后与它建立联系，不想用了就去除关联，最后看情况释放共享内存即可
特点：
（1）共享内存申请之后，如果不主动释放，那它就会等到系统关闭才主动释放——切记
（2）共享内存的通信不会出现阻塞的情况（这是较于两种管道通信最大的区别）
即：可以同时实现数据写入，A进程不用阻塞等待B进程
（3）通信成功的关键是：读写双方必须约定相同的数据类型和解析规则
例如：A以字符串写入，B就以字符串读取，如果B是整型读取，就会出现乱码
（4）共享内存的释放：由创建者销毁，且创建者标记“销毁”之后，也会等失去所有挂载连接之后 才会释放这块共享内存。下面是指令版的查看共享内存和销毁：
ipcs -m 查看所有存在的共享内存
ipcrm -m "共享ID" 手动直接销毁该共享内存
【三】使用步骤
（1）申请共享内存
共享内存的申请涉及到两个函数：ftok（）与shmget（）
（1）ftok（）
函数原型：
#include <sys/ipc.h>
key_t ftok(const char *pathname, int proj_id);参数：都是自定义的，系统会根据它们调用算法形成唯一的Key，这个Key是较于操作系统的
（只要这两个参数相同，就会生成相同的Key->进而找到同一块共享内存）
返回值：
- 成功：返回一个
key_t类型的整数（就是生成的 “唯一编号”） - 失败：返回
-1（比如路径不存在，或权限不够）
作用：生成 “唯一标识” 较于系统的钥匙Key
（2）shmget（）
函数原型：
#include <sys/shm.h>
int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);参数：
第一个参数：通过调用ftok（）获取的较于操作系统的Key
第二个参数：你理想的共享内存大小（每次最好是4KB，因为“块”以“4KB”为整数标准）
第三个参数：操作标志（权限 + 行为），常用组合：（使用新内存或者旧内存！）
IPC_CREAT | 0666：如果 key 对应的共享内存不存在，就新建一个，权限设为 666（所有人可读写，类似文件权限）IPC_EXCL | IPC_CREAT：如果共享内存已存在，就报错（确保一定是新建的，避免误操作已有内存）- 单独传 0：只查找已存在的共享内存，不新建
作用：生成 “唯一标识” 较于用户的钥匙ID（其实也算“Key”，只是对于用户层面的）
返回值：
- 成功：返回一个 “共享内存 ID”（非负整数，后续操作共享内存都用这个 ID）
- 失败：返回
-1（比如权限不够、内存不足、key 不存在且没加 IPC_CREAT）
（2）挂接
挂接：与该共享内存建立联系，比如你想怎么使用，需要用到接口（shmat（））
函数原型：（需要强转）
#include <sys/shm.h>
void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg);参数：
第一个参数： “共享内存 ID”
第二个参数：告诉操作系统挂载到共享内存的哪个地方，一般推荐 NULL 参数
第三个参数：挂载权限，一般选择 0 （可读可写）
返回值：
- 成功：返回共享内存在当前进程地址空间中的实际挂载地址（
void*类型，可直接作为指针使用） - 失败：
-1（可以通过检查errno获取错误原因，如地址冲突、权限不足等）
作用：搭建“窗口”，真正使用共享内存
（3）去关联
即失去与该共享内存的关联，代表不再使用它
函数原型：
#include <sys/shm.h>
int shmdt(const void *shmaddr);参数：通过 shmat（）挂接该共享内存的指针
返回值：
- 成功：返回
0（表示已成功解除关联） - 失败：返回
-1（可通过errno查看错误原因，例如shmaddr不是有效的挂载地址、权限不足等）
作用：失去与该共享内存的关联
（4）释放共享内存
函数原型：
#include <sys/shm.h>
int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);参数：
第一个参数： “共享内存 ID”
第二个参数：对共享内存执行的操作（我们暂时学习两个即可）
| 命令 | 作用 |
|---|---|
IPC_STAT | 读取共享内存的状态信息，存储到buf指向的struct shmid_ds结构体中 |
IPC_RMID | 标记共享内存为 “待销毁”，当所有进程都卸载后，内核会彻底删除它 |
第三个参数：
buf是一个指向struct shmid_ds类型的指针，该结构体用于存储或设置共享内存的详细信息
- 当
cmd=IPC_STAT时：buf用于接收状态（内核会将共享内存的信息写入buf） - 当
cmd=IPC_RMID时：buf无用，通常传NULL即可
返回值：
- 成功：返回
0（无论执行哪种cmd，成功均返回 0） - 失败：返回
-1（可通过errno查看错误原因，如权限不足、shmid无效等）
作用：对共享内存执行的操作
（5）例如
我们将Key的获取封装一下：
const char* ptr_ftok="Hello Linux";const int pid_ftok =1024;
创建共享内存：这里判断省略的是上篇学习的“简易日志”
使用共享内存：这里判断省略的是上篇学习的“简易日志”
【四】共享内存效率与内核
为何是这样？共享内存与文件描述表都是在进程地址空间上的，可以直接跳过文件表访问共享内存
【五】信号量与高效
什么是“互斥”？
当共享内存被两个进程访问时，如果A需要持续写入3秒的数据，但是B进程在二秒的时候就进行了读取，这就导致通信结果不理想，因此为了避免这种情况，任何时刻，只能一个进程（属于执行流）访问该共享资源
什么是“临界资源”？
被多个执行流（进程、线程）都能访问的共享资源，而这些资源，通常是代码、数据
什么是“临界区”？
简单来说：临界区就是执行流正在访问共享资源中的代码数据
因此就算有100行代码在“临界资源”，但是被访问的那5行才叫临界区
什么是“信号量”？
信号量是一个计数器，来记录该“临界资源”还可以被多少执行流访问，通常执行两个操作：
“P”操作：有执行流访问临界资源，计数-1
“V”操作：该执行流退出访问临界资源，计数器+1
什么是“原子性”？
“原子性”是较于“P”和“V”操作的执行特性：要么不执行，要么执行完
什么是“二元信号量”？
如果信号量的计数器只能是 0（资源无法使用） 或 1（可使用），更像资源的使用状态！
效率：信号量（可调用共享资源的执行流数量）+“原子性”——便形成了“互斥”，共享访问达成高效
（注：“信号量”的学习与后面的“信号”无关）
