玩转进程间通信：共享内存的原理与实现【Linux】

后端

2023-03-08 02:02:58

共享内存：解锁进程间通信的强大力量

在计算机科学的广阔领域，进程间通信扮演着至关重要的角色，它使独立运行的程序能够互相传递信息，协调工作，实现复杂的系统功能。在众多进程间通信方式中，共享内存以其高效和便捷性脱颖而出，在各主流操作系统中广受欢迎。

共享内存的运作原理

共享内存就像一条沟通的桥梁，允许多个进程同时访问同一块内存区域，从而实现数据的高效交换。这种机制突破了进程隔离的限制，让进程间的数据共享变得触手可及。

共享内存的历史渊源

共享内存的概念诞生于上世纪 60 年代。彼时，计算机资源匮乏，多个程序同时运行时往往会争抢内存空间，导致系统性能低下。为了解决这一难题，计算机科学家们提出了共享内存的思想：让多个进程共享同一块物理内存，减少内存浪费，提升系统整体效率。

共享内存的实现

共享内存的实现离不开操作系统的支持。在 Linux 系统中，共享内存的创建、访问和销毁均由一系列系统调用完成。这些系统调用为程序员提供了与共享内存交互的接口，简化了共享内存的编程。

实战演练：用 C 语言玩转共享内存

理论知识固然重要，但真正掌握共享内存的精髓，还得借助实例代码的加持。下面，我们通过一个简单的 C 语言程序，一步步演示如何创建、访问和销毁共享内存：

#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>

int main() {
    // 创建共享内存
    int shm_id = shmget(IPC_PRIVATE, 1024, IPC_CREAT | 0666);
    if (shm_id < 0) {
        perror("shmget");
        exit(1);
    }

    // 映射共享内存到进程地址空间
    void *shm_addr = shmat(shm_id, NULL, 0);
    if (shm_addr == (void *)-1) {
        perror("shmat");
        exit(1);
    }

    // 写入数据到共享内存
    strcpy(shm_addr, "Hello, shared memory!");

    // 等待其他进程读取数据
    sleep(1);

    // 销毁共享内存
    shmctl(shm_id, IPC_RMID, NULL);

    return 0;
}