Linux下共享内存：实现多任务间高效通信的利器（linux下共享内存）
Linux下共享内存：实现多任务间高效通信的利器
在Linux系统中，多进程或多线程程序经常需要进行通信，以实现任务之间的协作和数据共享。共享内存是一种高效的实现方式，它允许多个进程或线程访问同一块内存区域，从而避免了复制和传输数据的开销。
Linux内核提供了一组API函数，可以方便地使用共享内存。下面介绍几个关键的函数和步骤。
shmget函数：创建或获取共享内存区域
shmget函数用于创建或获取共享内存区域，其声明如下：
“`c
#include
#include
#include
int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);
其中，key参数是共享内存区域的标识符，size参数是要分配的内存大小，shmflg参数是标志位，指定共享内存区域的权限和行为。如果该标识符已经存在，则返回其对应的共享内存区域的标识符；否则，创建一个新的共享内存区域，并返回其标识符。
shmat函数：将共享内存区域附加到进程地址空间
shmat函数将共享内存区域附加到进程的地址空间中，使得该进程可以访问该共享内存区域。其声明如下：
```c#include
#include
void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg);
其中，shmid参数是共享内存区域的标识符，shmaddr参数指定附加的地址，如果为NULL，则由系统自动选择，shmflg参数是标志位，指定共享内存区域的权限和行为。如果成功，则返回共享内存区域的起始地址；否则，返回-1。
shmdt函数：将共享内存区域从进程地址空间中分离
shmdt函数用于将共享内存区域从进程地址空间中分离，使得该进程不能再访问该共享内存区域。其声明如下：
“`c
#include
#include
int shmdt(const void *shmaddr);
其中，shmaddr参数是共享内存区域的起始地址。如果成功，则返回0；否则，返回-1。
shmctl函数：控制共享内存区域的状态
shmctl函数用于控制共享内存区域的状态，例如获取或设置共享内存区域的信息、删除共享内存区域等。其声明如下：
```c#include
#include
#include
int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);
其中，shmid参数是共享内存区域的标识符，cmd参数是指定的控制操作，buf参数是用于存储或返回相关数据的结构体。如果成功，则返回0；否则，返回-1。
下面示范一个简单的使用共享内存进行进程通信的例子。该例子创建一个父进程和一个子进程，它们使用共享内存来交换一个整数值，并打印出交换前后的值。
“`c
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#define SHM_SIZE 1024
int main()
{
int shmid, i;
char *shm, *s;
int *value;
pid_t pid;
shmid = shmget(IPC_PRIVATE, SHM_SIZE, IPC_CREAT | 0666); // 创建共享内存区域
if (shmid
perror(“shmget”);
exit(1);
}
pid = fork(); // 创建子进程
if (pid
perror(“fork”);
exit(1);
} else if (pid == 0) { // 子进程
shm = (char *) shmat(shmid, NULL, 0); // 将共享内存区域附加到进程地址空间中
if (shm == (char *) -1) {
perror(“shmat”);
exit(1);
}
value = (int *) shm; // 使用共享内存区域来交换整数值
*value = 100;
while (*value == 100) {
sleep(1);
}
printf(“Child read value %d\n”, *value);
if (shmdt(shm)
perror(“shmdt”);
exit(1);
}
exit(0);
} else { // 父进程
shm = (char *) shmat(shmid, NULL, 0); // 将共享内存区域附加到进程地址空间中
if (shm == (char *) -1) {
perror(“shmat”);
exit(1);
}
value = (int *) shm; // 使用共享内存区域来交换整数值
printf(“Parent write value %d\n”, *value);
*value = 200;
wait(NULL);
if (shmdt(shm)
perror(“shmdt”);
exit(1);
}
if (shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL)
perror(“shmctl”);
exit(1);
}
exit(0);
}
}
该程序输出如下：
Parent write value 100
Child read value 200
由此可见，父进程把共享内存中的值设为100后，子进程等待1秒后读取该值，并把该值设为200。父进程接着打印出200。
共享内存的高效和方便使得它成为多任务间通信的常用手段，在诸多应用中都得到了广泛的应用。但是，共享内存也存在一些问题，例如需要维护同步和互斥，避免多个进程或线程同时修改共享数据，以及避免内存泄漏等。因此，在使用共享内存时需要谨慎考虑，并配合使用其他的通信方式以实现多任务之间的有效协作。
