C语言共享内存详解（手把手教你实现高效进程间通信）

一、什么是共享内存？

共享内存是操作系统提供的一种机制，允许多个进程将同一段物理内存映射到各自的虚拟地址空间中。这样一来，一个进程写入的数据，另一个进程可以直接读取，无需通过内核中转，大大提升了通信效率。

在Linux系统中，共享内存属于System V IPC机制的一部分，主要通过以下系统调用实现：

• shmget()：创建或获取一个共享内存段
• shmat()：将共享内存段附加到当前进程地址空间
• shmdt()：将共享内存段从当前进程分离
• shmctl()：控制共享内存段（如删除）

二、关键函数详解

1. shmget() 函数

这是使用共享内存的第一步。它用于创建一个新的共享内存段，或者获取一个已存在的共享内存标识符。

#include <sys/ipc.h>#include <sys/shm.h>int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);

• key：唯一标识符，通常用 ftok() 生成
• size：共享内存大小（字节）
• shmflg：权限标志，如 IPC_CREAT | 0666

2. shmat() 函数

将共享内存段“挂载”到当前进程的地址空间，返回一个指向该内存的指针。

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

通常我们传入 NULL 作为第二个参数，让系统自动选择映射地址。

三、完整示例：父子进程通过共享内存通信

下面是一个完整的 C 程序，演示如何使用 shmget函数 创建共享内存，并让父进程写入数据、子进程读取数据。

#include <stdio.h>#include <sys/ipc.h>#include <sys/shm.h>#include <string.h>#include <unistd.h>#include <wait.h>#define SHM_SIZE 1024int main() {    key_t key = ftok("shmfile", 65); // 生成唯一key    int shmid = shmget(key, SHM_SIZE, 0666 | IPC_CREAT);        if (shmid == -1) {        perror("shmget failed");        return 1;    }    char *data = (char *)shmat(shmid, NULL, 0);    if (data == (char *)(-1)) {        perror("shmat failed");        return 1;    }    pid_t pid = fork();    if (pid == 0) {        // 子进程：读取共享内存        sleep(1); // 等待父进程写入        printf("Child reads: %s\n", data);        shmdt(data); // 分离    } else if (pid > 0) {        // 父进程：写入共享内存        strcpy(data, "Hello from parent via shared memory!");        printf("Parent wrote message to shared memory.\n");        wait(NULL); // 等待子进程结束        shmdt(data); // 分离        shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL); // 删除共享内存段    } else {        perror("fork failed");        return 1;    }    return 0;}

编译并运行：

gcc shared_memory_demo.c -o demo./demo

四、注意事项与最佳实践

• 共享内存本身不提供同步机制，多个进程同时读写可能导致数据竞争。建议配合信号量（semaphore）使用。
• 程序退出前务必调用 shmdt() 分离共享内存，否则可能导致资源泄漏。
• 使用完毕后应调用 shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL) 删除共享内存段，避免系统中残留无用段。
• 共享内存适用于大量数据传输场景，若只是传递少量消息，可考虑使用消息队列或套接字。

五、总结

通过本教程，你已经掌握了 C语言共享内存 的基本使用方法，理解了 进程间通信 的核心思想，并学会了如何使用 shmget函数 创建共享内存段。共享内存是高性能 IPC 的首选方案，尤其适合需要频繁交换大量数据的场景。希望你能将所学应用到实际项目中，提升程序效率！

关键词回顾：C语言共享内存、进程间通信、shmget函数、共享内存编程