深入浅出SystemV共享内存（从shmget到内存映射的完整指南）

1. 核心概念与shmget函数

SystemV共享内存的使用围绕三个关键步骤：创建/获取、挂接、分离/控制。一切始于shmget()函数，它负责分配或获取一个共享内存标识符。

    #include #include int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);  

• key：IPC键值，通常用ftok()生成，或指定IPC_PRIVATE创建私有内存。
• size：共享内存大小（字节），需按页对齐（通常是4KB倍数）。
• shmflg：权限标志（如0666）和创建选项（IPC_CREAT、IPC_EXCL）。

成功时返回共享内存标识符shmid，失败返回-1。例如，创建一个大小为1024字节的共享内存：int shmid = shmget(IPC_PRIVATE, 1024, IPC_CREAT | 0666);

2. 内存映射：shmat与shmdt

获得shmid后，必须将共享内存内存映射到进程的虚拟地址空间才能使用。这由shmat()完成，shmdt()用于分离。

    void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg);int shmdt(const void *shmaddr);  

• shmat：将shmid对应的共享内存挂接到进程的地址空间。通常shmaddr设为NULL让内核选择合适地址，shmflg常用0（读写）或SHM_RDONLY（只读）。返回挂接的指针。
• shmdt：分离共享内存，参数是shmat返回的指针。分离后进程不能再访问该内存，但内存本身未被删除。

例如：char data = (char)shmat(shmid, NULL, 0); 然后就可以像操作普通内存一样读写data。

3. 控制与释放：shmctl

共享内存生命周期需要管理，shmctl()提供控制功能，如获取状态、设置权限、删除内存。

    int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);  

• cmd：IPC_STAT（获取状态）、IPC_SET（设置属性）、IPC_RMID（删除内存）。
• buf：指向struct shmid_ds的指针，用于存储或传递信息。

注意：IPC_RMID只是标记删除，当最后一个进程分离后才会真正销毁。

4. 完整示例：生产者-消费者

下面展示一个简单的写者（生产者）和读者（消费者）使用SystemV共享内存通信的例子。

写者进程

    #include #include #include #include int main() {    int shmid = shmget(IPC_PRIVATE, 1024, IPC_CREAT | 0666);    char data = (char)shmat(shmid, NULL, 0);    strcpy(data, "Hello from writer!");    printf("Writer wrote: %s", data);    shmdt(data);    // 故意不删除，留给读者    return 0;}  

读者进程

    #include #include #include int main() {    int shmid = shmget(IPC_PRIVATE, 1024, 0666); // 获取已存在的    char data = (char)shmat(shmid, NULL, 0);    printf("Reader read: %s", data);    shmdt(data);    shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL); // 删除共享内存    return 0;}  

注意：实际使用时需同步机制（如信号量）避免竞争，此处为简化省略。

5. 注意事项与常见问题

• 同步：共享内存本身不提供同步，需要结合信号量或互斥锁，这是进程间通信的常见难点。
• 权限：shmflg的权限位要合理设置，否则可能无法访问。
• 错误处理：始终检查返回值，使用perror或strerror输出错误。
• 内存泄漏：确保不再使用时调用shmctl IPC_RMID，避免系统资源耗尽。

6. 总结

本文详细解析了SystemV共享内存的核心接口：从shmget创建，到内存映射（shmat/shmdt），再到控制删除（shmctl）。通过示例你应该能独立编写简单的共享内存程序。在实际项目中，请务必结合同步机制，并处理好错误和资源释放。希望这篇指南能帮助你深入理解进程间通信的这一重要形式。