C++ Linux共享内存

概念与原理

共享内存是一种高效的进程间通信机制，允许多个进程直接访问同一块物理内存。共享内存是所有IPC机制中最快的，因为数据不需要在内核和用户空间之间进行复制。

核心点

• 创建共享内存：使用shmget系统调用创建。
• 附加共享内存：使用shmat系统调用将共享内存附加到进程地址空间。
• 分离共享内存：使用shmdt系统调用分离共享内存。
• 删除共享内存：使用shmctl系统调用删除共享内存。

实现实例

#include <iostream>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <sys/wait.h>
#include <cstring>
#include <unistd.h>

#define SHM_SIZE 1024  // 共享内存大小

int main() {
    key_t key = ftok("shmfile", 65);  // 生成唯一键
    int shmid = shmget(key, SHM_SIZE, 0666|IPC_CREAT);  // 创建共享内存段
    char *str = (char*) shmat(shmid, nullptr, 0);  // 附加到共享内存
 
    pid_t cpid = fork();
    if (cpid == -1) {
        perror("fork");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
 
    if (cpid == 0) {    // 子进程
        sleep(1);  // 确保父进程先写入
        std::cout << "子进程从共享内存读取数据:\n";
        std::cout << str << std::endl;
        shmdt(str);  // 分离共享内存
        _exit(EXIT_SUCCESS);
    } else {            // 父进程
        std::cout << "父进程写入共享内存:\n";
        const char* msg = "来自父进程的消息";
        strncpy(str, msg, SHM_SIZE);
        wait(NULL);  // 等待子进程
        shmdt(str);  // 分离共享内存
        shmctl(shmid, IPC_RMID, nullptr);  // 删除共享内存
        exit(EXIT_SUCCESS);
    }
}

解析：

ftok("shmfile", 65)：生成一个唯一键。

shmget(key, SHM_SIZE, 0666 | IPC_CREAT)：创建共享内存段。

shmat(shmid, NULL, 0)：将共享内存段附加到进程地址空间。

子进程：等待父进程将数据写入共享内存，从共享内存读取数据并显示。

父进程：将数据写入共享内存，等待子进程结束，分离并删除共享内存段。

运行结果：

父进程写入共享内存:
子进程从共享内存读取数据:
来自父进程的消息