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一、共享内存的核心价值

共享内存是进程间通信（IPC）中效率最高的方式，它通过直接读写物理内存实现数据共享，避免了内核与用户空间的多次数据拷贝。但因其无内置同步机制，需结合信号量或互斥锁保证数据一致性

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二、核心函数解析与使用示例

以下以System V共享内存函数为例，结合调试函数 ShmDebug 说明完整开发流程。

1. ​创建共享内存：shmget()

• ​功能：生成或获取共享内存标识符。
• ​参数：
  • key：唯一标识符，建议用 ftok() 生成
  • size：内存大小（需按页对齐，通常为4KB的整数倍）
  • flag：权限标志（如 IPC_CREAT | 0666）
• ​示例：

  key_t key = ftok("/tmp/app.conf", 'A');  
  int shmid = shmget(key, 4096, IPC_CREAT | 0666);  
  if (shmid == -1) {  perror("shmget error");  exit(1);  
  }  

• ​注意：ftok()的路径需稳定（如配置文件），避免因文件重建导致key变化

2. ​映射内存：shmat()

• ​功能：将共享内存附加到进程地址空间。
• ​参数：
  • shmid：shmget返回的标识符。
  • shmaddr：映射地址（通常设为NULL由系统分配）
• ​示例：

  char *shm_addr = (char *)shmat(shmid, NULL, 0);  
  if (shm_addr == (char *)-1) {  perror("shmat error");  exit(1);  
  }  

3. ​数据读写

直接操作映射后的指针即可：

// 写入数据  
strcpy(shm_addr, "Hello from Process A!");  // 读取数据  
printf("Received: %s\n", shm_addr);  

4. ​分离内存：shmdt()

• ​作用：解除进程与共享内存的映射关系（不删除内存段）

if (shmdt(shm_addr) == -1) {  perror("shmdt error");  
}  

5. ​控制与删除：shmctl()

• ​功能：删除共享内存或获取状态信息。
• ​示例（删除）​：

  shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL);  // 永久删除  

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三、调试与状态监控（结合用户函数）

通过 shmctl + shmid_ds 结构体可获取共享内存的运行时状态，例如：

void ShmDebug(int shmid) {  struct shmid_ds shmds;  if (shmctl(shmid, IPC_STAT, &shmds) == -1) {  std::cerr << "shmctl error: " << strerror(errno) << std::endl;  return;  }  std::cout << "内存大小: " << shmds.shm_segsz << " 字节" << std::endl;  std::cout << "附加进程数: " << shmds.shm_nattch << std::endl;  std::cout << "创建时间: " << ctime(&shmds.shm_ctime);  
}  

• ​关键字段：
  • shm_segsz：内存段大小
  • shm_nattch：当前附加的进程数，用于检测内存泄漏

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四、实战案例：生产者-消费者模型

生产者代码（写入数据）​：

// 创建共享内存  
key_t key = ftok(".", 'S');  
int shmid = shmget(key, 1024, IPC_CREAT | 0666);  
char *data = shmat(shmid, NULL, 0);  sprintf(data, "Data: %d", rand() % 100);  // 写入随机数据  
shmdt(data);  

消费者代码（读取数据）​：

int shmid = shmget(key, 1024, 0);  // 不创建，仅获取  
char *data = shmat(shmid, NULL, SHM_RDONLY);  // 只读模式  
printf("读取数据: %s\n", data);  
shmdt(data);  
shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL);  // 删除共享内存  

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五、注意事项与常见问题

1. ​同步机制：必须使用信号量（如sem_init）或文件锁（如flock）避免竞态条件
2. ​权限问题：确保进程对共享内存有读写权限（如0666）
3. ​内存泄漏：监控shm_nattch，确保所有进程调用shmdt
4. ​跨平台限制：System V共享内存在不同Unix系统间行为可能不一致，建议优先用POSIX标准

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六、扩展工具

• ​**ipcs -m**：查看系统共享内存状态
• ​**ipcrm -m <shmid>**：手动删除共享内存