Linux C语言进程间通信 共享内存（Shared Memory）shmget()shmat()shmdt()shmctl() ipcs -mipcrm -m
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Linux C语言进程间通信 共享内存（Shared Memory）shmget()shmat()shmdt()shmctl() ipcs -mipcrm -m相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
文章目录
- 共享内存
- 一、共享内存的概念
- 二、相关函数
- 1、shmget函数（获取或创建共享内存）
- 2、shmat函数（把共享内存连接到当前进程的地址空间）（当shm_addr为NULL时，返回系统自动分配的共享物理地址映射到本进程的虚拟地址？否则返回shm_addr指定共享内存物理地址映射到本进程的虚拟地址？）（第二三个参数存疑）
- 3、shmdt函数（将共享内存从当前进程中分离，相当于shmat函数的反操作）（分离：解除虚拟内存地址与共享物理地址的映射关系？）
- 4、shmctl函数（删除共享内存）
- 总结：shmdt(addr)使进程中的shmaddr指针无效化，不可以使用，但是保留空间。shmctl(shmid，IPC_RMID，0) 删除共享内存，彻底不可用，释放空间。
- 三、示例程序
- 四、其它的操作命令
共享内存
一、共享内存的概念
共享内存（Shared Memory）就是允许多个进程访问同一个内存空间，是在多个进程之间共享和传递数据最高效的方式。操作系统将不同进程之间共享内存安排为同一段物理内存，进程可以将共享内存连接到它们自己的地址空间中，如果某个进程修改了共享内存中的数据，其它的进程读到的数据也将会改变。
共享内存并未提供锁机制，也就是说，在某一个进程对共享内存的进行读写的时候，不会阻止其它的进程对它的读写。如果要对共享内存的读/写加锁，可以使用信号灯。
二、相关函数
Linux中提供了一组函数用于操作共享内存，程序中需要包含以下头文件：
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
1、shmget函数（获取或创建共享内存）
它的声明为：
int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);
参数key是共享内存的键值，是一个整数，typedef unsigned int key_t，是共享内存在系统中的编号，不同共享内存的编号不能相同，这一点由程序员保证。key用十六进制表示比较好。
参数size是待创建的共享内存的大小，以字节为单位。
参数shmflg是共享内存的访问权限，与文件的权限一样，0666|IPC_CREAT表示全部用户对它可读写，如果共享内存不存在，就创建一个共享内存。
【shmget】—— 是用来开辟/指向一块共享内存的函数
参数：
shmkey 是这块共享内存的标识符，如果是IPC_PRIVATE，则表示使用系统分配的键值创建; //疑问：系统分配的共享内存没有固定的键值，别的进程怎么知道，怎么来共享它呢？
shmsize 申请内存大小
flag 标志、权限；
当只有IPC_CREAT选项打开时,不管是否已存在该块共享内存，则都返回该共享内存的ID，若不存在则创建共享内存；
当只有IPC_EXCL选项打开时，不管有没有该块共享内存，shmget()都返回-1；(即：单独使用该标志无意义)
当IPC_CREAT | IPC_EXCL时, 如果没有该块共享内存，则创建，并返回共享内存ID，若已有该块共享内存，则返回-1；
返回值:
成功返回shmid 内存标识的ID，失败返回-1
2、shmat函数（把共享内存连接到当前进程的地址空间）（当shm_addr为NULL时，返回系统自动分配的共享物理地址映射到本进程的虚拟地址？否则返回shm_addr指定共享内存物理地址映射到本进程的虚拟地址？）（第二三个参数存疑）
它的声明如下：
void* shmat(int shm_id, const void* shm_addr, int shmflg);
参数shm_id是由shmget函数返回的共享内存标识。
参数shm_addr指定共享内存连接到当前进程中的地址位置，通常为空，表示让系统来选择共享内存的地址。（存疑。。。下面别人又说这是输出参数）
参数shm_flg是一组标志位，通常为0。
调用成功时返回一个指向共享内存第一个字节的指针，如果调用失败返回-1.
【shmat】—— 链接上指定ID标识的共享内存
参数：
shmid 内存标识ID，由shmget()函数返回;
shmaddr (输出参数)共享内存的首地址，同该函数返回值一致；
shmflag SHM_RDONLY 只读， 0 可读写；(SHM_COPY\\SHM_MAP\\SHM_RND不在此说明)
原文链接：https://www.cnblogs.com/yanzi-meng/p/10214755.html
1.如果shmaddr 是NULL，系统将自动选择一个合适的地址！
2.如果shmaddr 不是NULL 并且没有指定SHM_RND则此段连接到addr所指定的地址上。
3.如果shmaddr非0 并且指定了SHM_RND 则此段连接到shmaddr -（shmaddr mod SHMLAB)所表示的地址上。
这里解释一下SHM_RND命令，它的意思是取整，而SHMLAB的意思是低边界地址的倍数，它总是2的乘方，该算式是将地址向下取最近一个SHMLAB的倍数。
除非只计划在一种硬件上运行应用程序(在现在是不太可能的)，否则不用指定共享段所连接到的地址。
所以一般指定shmaddr为0，以便由内核选择地址。
原文链接：https://blog.csdn.net/wangshiqueque/article/details/9628633
3、shmdt函数（将共享内存从当前进程中分离，相当于shmat函数的反操作）（分离：解除虚拟内存地址与共享物理地址的映射关系？）
它的声明如下：
int shmdt(const void *shmaddr);
参数shmaddr是shmat函数返回的地址。
调用成功时返回0，失败时返回-1.
【shmdt】—— 断开链接的共享内存指针
参数：
shmaddr 调用函数shmat()链接上共享内存的指针；
当一个进程不再需要共享内存段时，它将调用shmdt()系统调用取消这个段，
但是，这并不是从内核真正地删除这个段，而是把相关shmid_ds结构的 shm_nattch域的值减1，
当这个值为0时，内核才从物理上删除这个共享段
4、shmctl函数（删除共享内存）
它的声明如下：
int shmctl(int shm_id, int command, struct shmid_ds *buf);
参数shm_id是shmget函数返回的共享内存标识符。
参数command填IPC_RMID。
参数buf填0。
解释一下，shmctl是控制共享内存的函数，其功能不只是删除共享内容，但其它的功能没什么用，所以不介绍了。
注意，用root创建的共享内存，不管创建的权限是什么，普通用户无法删除。
【shmctl】—— 控制共享内存
参数：
shmid 共享内存标识ID；
cmd IPC_STAT 得到共享内存的状态
IPC_SET 改变共享内存的状态
IPC_RMID 删除共享内存
buf 是一个结构体指针。IPC_STAT的时候，取得的状态放在这个结构体中。如果要改变共享内存的状态，用这个结构体指定;
struct shmid_ds结构体：
struct shmid_ds
struct ipc_perm shm_perm;
int shm_segsz;
time_t shm_atime;
time_t shm_dtime;
time_t shm_ctime;
unsigned short shm_cpid;
unsigned short shm_lpid;
short shm_nattch;
unsigned short shm_npages;
unsigned long *shm_pages;
struct vm_area_struct *attaches;
;
IPC_RMID 命令实际上不从内核删除一个段，而是仅仅把这个段标记为删除，
实际的删除发生在最后一个进程离开这个共享段时。
总结：shmdt(addr)使进程中的shmaddr指针无效化，不可以使用，但是保留空间。shmctl(shmid，IPC_RMID，0) 删除共享内存，彻底不可用，释放空间。
三、示例程序
示例（book258.cpp）共享内存使用char*类型
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
int main()
int ret;
int shmid; // 共享内存标识符
// 创建共享内存，键值为0x5005，共1024字节。
ret = shmget((key_t)0x5005, 1024, 0640 | IPC_CREAT); //IPC_CREAT表示如果共享内存不存在则创建它
//ret = shmget((key_t)IPC_PRIVATE, 1024, 0640|IPC_CREAT); //IPC_CREAT表示如果共享内存不存在则创建它
if (ret == -1)
printf("shmget(0x5005) failed\\n");
return -1;
shmid = ret;
char* ptext = 0; // 用于指向共享内存的指针
// 将共享内存连接到当前进程的地址空间，由ptext指针指向它
ptext = (char *)shmat(shmid, NULL, 0);
if (ptext == (void*)-1)
printf("shmat failed\\n");
return -1;
// 操作本程序的ptext指针，就是操作共享内存
printf("写入前：%s\\n",ptext);
sprintf(ptext,"本程序的进程号是：%d",getpid());
printf("写入后：%s\\n",ptext);
// 把共享内存从当前进程中分离
shmdt(ptext);
//printf("分离后：%s\\n",ptext); //段错误了！说明分离后，指针就相当于野指针了，不能再使用
/*
// 删除共享内存
ret = shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL);
if (ret == -1)
printf("shmctl(0x5005) failed\\n");
return -1;
*/
//printf("不分离并删除共享内存后：%s\\n",ptext); //不分离并删除共享内存后：本程序的进程号是：40905 //IPC_RMID 命令实际上不从内核删除一个段，而是仅仅把这个段标记为删除，实际的删除发生在最后一个进程离开这个共享段时。
编译运行结果：
[root@ubuntu /arnold_test/test]54# ./a.out
写入前：本程序的进程号是：41349
写入后：本程序的进程号是：41420
[root@ubuntu /arnold_test/test]55#
[root@ubuntu /arnold_test/test]55# ./a.out
写入前：本程序的进程号是：41420
写入后：本程序的进程号是：41421
[root@ubuntu /arnold_test/test]56#
[root@ubuntu /arnold_test/test]56# ./a.out
写入前：本程序的进程号是：41421
写入后：本程序的进程号是：41422
[root@ubuntu /arnold_test/test]57#
注意，程序第一次运行的时候，共享内存未创建，所以第一次运行程序的时候，共享内存中的内容为空。之后程序每次运行都能获取到上一次程序运行写入的内容。
共享内存使用 struct* 类型
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
typedef struct _st_girl
char name[21];
int age;
st_girl;
int main()
int ret;
int shmid; // 共享内存标识符
// 创建共享内存，键值为0x5005，共1024字节。
ret = shmget((key_t)0x5005, sizeof(st_girl)*2, 0640 | IPC_CREAT); //IPC_CREAT表示如果共享内存不存在则创建它
//ret = shmget((key_t)IPC_PRIVATE, 1024, 0640|IPC_CREAT); //IPC_CREAT表示如果共享内存不存在则创建它
if (ret == -1)
printf("shmget(0x5005) failed\\n");
return -1;
shmid = ret;
//char* ptext = 0; // 用于指向共享内存的指针
st_girl* ptext = NULL;
// 将共享内存连接到当前进程的地址空间，由ptext指针指向它
//ptext = (char *)shmat(shmid, NULL, 0);
ptext = (st_girl*)shmat(shmid, NULL, 0);
if (ptext == (void*)-1)
printf("shmat failed\\n");
return -1;
// 操作本程序的ptext指针，就是操作共享内存
printf("写入前：[%s, %d]\\n",ptext->name, ptext->age);
printf("写入前：[%s, %d]\\n",(ptext+1)->name, (ptext+1)->age);
//memcpy(ptext->name, "春哥",size_of(ptext->name));
sprintf(ptext->name, "春哥[%d]", getpid());
ptext->age = 23;
sprintf((ptext+1)->name, "韵哥[%d]", getpid());
(ptext+1)->age = 21;
printf("写入后：[%s, %d]\\n",ptext->name, ptext->age);
printf("写入后：[%s, %d]\\n",(ptext+1)->name, (ptext+1)->age);
// 把共享内存从当前进程中分离
shmdt(ptext);
//printf("分离后：%s\\n",ptext); //段错误了！说明分离后，指针就相当于野指针了，不能再使用
/*
// 删除共享内存
ret = shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL);
if (ret == -1)
printf("shmctl(0x5005) failed\\n");
return -1;
*/
//printf("不分离并删除共享内存后：%s\\n",ptext); //不分离并删除共享内存后：本程序的进程号是：40905 //IPC_RMID 命令实际上不从内核删除一个段，而是仅仅把这个段标记为删除，实际的删除发生在最后一个进程离开这个共享段时。
编译运行结果：
四、其它的操作命令
用ipcs -m可以查看系统的共享内存，内容有键值（key），共享内存编号（shmid），创建者（owner），权限（perms），大小（bytes）。
（下面红框框住的是我刚刚在程序中用指定键值和自动分配两种方式创建的）
用ipcrm -m共享内存编号，可以手工删除共享内存，如下：
[root@ubuntu /arnold_test/test]58# ipcrm -m 30113804
[root@ubuntu /arnold_test/test]59#
[root@ubuntu /arnold_test/test]59# ipcs -m
------------ 共享内存段 --------------
键 shmid 拥有者 权限 字节 连接数 状态
0x00000000 294912 yg 600 524288 2 目标
0x00000000 1245185 yg 600 67108864 2 目标
0x00000000 491522 yg 600 524288 2 目标
0x00000000 589827 yg 600 16777216 2
0x00000000 753668 yg 600 524288 2 目标
0x00000000 917509 yg 600 524288 2 目标
0x00000000 1015814 yg 600 524288 2 目标
0x00000000 1343495 yg 600 524288 2 目标
0x00000000 1146888 yg 600 524288 2 目标
0x00000000 1572873 yg 600 524288 2 目标
0x00000000 1671178 yg 600 524288 2 目标
0x00000000 1703947 yg 600 30240 2 目标
0x00000000 28377101 yg 600 115500 2 目标
0x00000000 20938766 yg 600 524288 2 目标
0x00000000 22544399 root 640 1024 0
[root@ubuntu /arnold_test/test]60# ipcrm -m 22544399
[root@ubuntu /arnold_test/test]61#
[root@ubuntu /arnold_test/test]61# ipcs -m
------------ 共享内存段 --------------
键 shmid 拥有者 权限 字节 连接数 状态
0x00000000 294912 yg 600 524288 2 目标
0x00000000 1245185 yg 600 67108864 2 目标
0x00000000 491522 yg 600 524288 2 目标
0x00000000 589827 yg 600 16777216 2
0x00000000 753668 yg 600 524288 2 目标
0x00000000 917509 yg 600 524288 2 目标
0x00000000 1015814 yg 600 524288 2 目标
0x00000000 1343495 yg 600 524288 2 目标
0x00000000 1146888 yg 600 524288 2 目标
0x00000000 1572873 yg 600 524288 2 目标
0x00000000 1671178 yg 600 524288 2 目标
0x00000000 1703947 yg 600 30240 2 目标
0x00000000 28377101 yg 600 115500 2 目标
0x00000000 20938766 yg 600 524288 2 目标
[root@ubuntu /arnold_test/test]62#
[root@ubuntu /arnold_test/test]62#
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