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【Linux】＜共享内存应用＞——模拟实现不同进程把hello字符对＜共享内存文件对象＞的放入和取出操作

蓮花仙者

发布： 2025-06-21 12:34:24

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【linux】＜共享内存应用＞——模拟实现不同进程把hello字符对＜共享内存文件对象＞的放入和取出操作

一.共享内存概述及相关指令

共享内存 共享内存（Shared Memory）是一种允许多个进程访问同一块内存空间的机制。这种技术常用于进程间通信（IPC）和数据共享，因为它提供了一种高效的方式来传递大量数据，而无需通过内核进行数据的复制。在共享内存模型中，两个或多个进程可以将同一块物理内存映射到它们各自的地址空间中。这意味着，当一个进程向这块内存写入数据时，其他进程可以立即看到这些更改，因为它们实际上是在访问相同的内存位置。
共享内存文件所在目录 代码语言：javascript 代码运行次数：0
```
/dev/shm
```
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查看共享内存文件属性 代码语言：javascript 代码运行次数：0
```
stat /my_shared_memory
```
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查看共享文件内容 代码语言：javascript 代码运行次数：0
```
hd /my_shared_memory
```
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以0覆盖共享文件 代码语言：javascript 代码运行次数：0
```
dd /my_shared_memory
```
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二.共享内存相关函数

shm_open() 函数 shm_open() 函数用于创建或打开一个命名的共享内存对象，并返回一个文件描述符，即 shm_fd。这个函数的原型如下：代码语言：javascript 代码运行次数：0

int shm_open(const char *name, int oflag, mode_t mode);
name：共享内存对象的名称，这个名称必须以斜杠（/）开头，并且不能包含其他斜杠。例如，"/my_shared_memory" 是一个合法的名称。
oflag：打开标志，可以是 O_RDONLY（只读）、O_RDWR（读写）或 O_CREAT（如果对象不存在则创建它）等标志的组合。
mode：当 oflag 包含 O_CREAT 时，这个参数指定了新创建的共享内存对象的权限。例如：0666:对象的目录权限。rw-rw-rw-====110 110 110

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ftruncate() 函数 ftruncate() 函数用于设置共享内存大小。代码语言：javascript 代码运行次数：0
```
ftruncate(shm_fd, 4096); // 将共享内存大小设置为4KB
```
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mmap() 函数 mmap() 函数将一个文件或者其它对象映射进内存，文件被映射到多个页上。通过 mmap() 映射后，用户可以直接操作这段虚拟地址进行文件的读写等操作，而不必再调用 read()、write() 等系统调用。代码语言：javascript 代码运行次数：0

void* mmap(void* addr, size_t length, int prot, int flags, int fd, off_t offset);
addr：映射区的开始地址。通常设置为NULL，让系统自动选择地址
length：映射区的长度
prot：期望的内存保护标志，不能与文件的打开模式冲突。可以是以下值的组合：
     PROT_EXEC：页内容可以被执行。
     PROT_READ：页内容可以被读取。
     PROT_WRITE：页可以被写入。
     PROT_NONE：页不可访问。
flags：指定映射对象的类型、映射选项和映射页是否可以共享。
fd：有效的文件描述词。如果MAP_ANONYMOUS被设定，为了兼容问题，其值应为-1。
offset：被映射对象内容的起点。

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【1】利用 mmap() 函数向共享内存写入数据 使用 mmap() 函数将共享内存映射到进程的地址空间，然后通过指针操作来写入数据。例如：代码语言：javascript 代码运行次数：0

int shm_fd;
char* ptr;
shm_fd = shm_open("/my_shared_memory", O_RDWR, 0666);//O_RDWR读写
ptr = mmap(NULL, 4096,  PROT_WRITE, MAP_SHARED, shm_fd, 0);//PROT_WRITE：页可以被写入
memcpy(ptr, "Hello, World!\0", 13);//sprintf(ptr,"%s","Hello");

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【2】利用 mmap() 函数从共享内存访问＆读取数据 使用 mmap() 函数将共享内存映射到进程的地址空间，然后通过指针操作来读取访问数据。例如：代码语言：javascript 代码运行次数：0

int shm_fd;
char* ptr;
//使用printf访问数据
shm_fd = shm_open("/my_shared_memory", O_RDWR, 0666);//O_RDWR读写
ptr = mmap(NULL, 4096,  PROT_READ, MAP_SHARED, shm_fd, 0);//PROT_READ：页内容可以被读取
printf("%s\n",ptr);
// 使用read()函数读取数据
char *buf = (char *)malloc(64);
lseek(shm_fd, 0, SEEK_SET); // 将文件指针重新定位到文件开头
read(shm_fd, buf, 13);

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close() 函数和 shm_unlink() 函数 close() 函数用于关闭文件描述符，shm_unlink() 函数用于删除命名的共享内存对象。当不再需要使用共享内存时，应该关闭 shm_fd 并释放相关资源。这可以通过调用 close() 函数和 shm_unlink() 函数来实现。注意，shm_unlink() 并不会立即释放共享内存，直到所有访问该共享内存的进程都退出后，它才会被真正释放。代码语言：javascript 代码运行次数：0
```
close(shm_fd); // 关闭文件描述符
shm_unlink("/my_shared_memory"); // 删除命名的共享内存对象
```
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三.模拟实现不同进程把hello字符对的放入和取出操作

注意：编译不通过情况（linux版本过低，加上-lrt）

注：编译时如果不通过（undefined reference），考虑LINUX版本问题。解决：编译后面加上-lrt。

代码语言：javascript 代码运行次数：0

gcc consumer.c -o consumer.out -lrt

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进程0：共享内存对象创建＆初始化 代码语言：javascript 代码运行次数：0

#include <sys>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
void main(){
    int shm_fd;
<pre class="brush:php;toolbar:false">shm_fd = shm_open("/my_shared_memory", O_RDWR, 0666);//O_RDWR读写
ftruncate(shm_fd, 4096); // 将共享内存大小设置为4KB

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}

进程1：把hello字符往放入 代码语言：javascript 代码运行次数：0

#include <sys></p><h1>include <fcntl.h></h1><h1>include <unistd.h></h1><p>void main(){
int shm_fd;
char* ptr;</p><pre class="brush:php;toolbar:false">shm_fd = shm_open("/my_shared_memory", O_RDWR, 0666);//O_RDWR读写
ptr = mmap(NULL, 4096,  PROT_WRITE, MAP_SHARED, shm_fd, 0);//PROT_WRITE：页可以被写入 
sprintf(ptr,"%s","Hello");

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}

进程2：把hello字符从取出（模拟） 代码语言：javascript 代码运行次数：0

#include <sys></p><h1>include <fcntl.h></h1><h1>include <unistd.h></h1><p>void main(){
int shm_fd;
char* ptr;
//使用printf访问数据
shm_fd = shm_open("/my_shared_memory", O_RDWR, 0666);//O_RDWR读写
ptr = mmap(NULL, 4096,  PROT_READ, MAP_SHARED, shm_fd, 0);//PROT_READ：页内容可以被读取
printf("%s\n",ptr);
}

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进程3：删除进程0创建的共享文件/dev/shm/my_shared_memory 代码语言：javascript 代码运行次数：0

#include <sys></p><h1>include <fcntl.h></h1><h1>include <unistd.h></h1><p>void main(){
shm_unlink("/my_shared_memory"); // 删除命名的共享内存对象
}

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