c++共享内存|极客笔记

c++共享内存

在操作系统中，共享内存是一种在多个进程之间共享数据的机制。通过将数据存储在共享内存中，多个进程可以直接读写这些数据，而不需要通过其他通信方式来传递数据。在C++中，可以使用共享内存来实现进程间通信，这样可以提高进程间通信的效率和速度。

共享内存的基本概念

共享内存是一种在多个进程之间共享数据的方式，它将一块内存区域映射到多个进程的地址空间中，这样多个进程就可以访问同一块内存区域。共享内存通常用于需要频繁交换数据的进程间通信，比如多个进程需要共享大量数据、频繁更新数据等情况。

要使用共享内存，首先需要在操作系统中创建一个共享内存区域，然后将这个共享内存映射到各个进程的地址空间中。各个进程就可以直接对这块共享内存进行读写操作，从而实现数据的共享。

在C++中使用共享内存

在C++中，可以通过操作系统提供的API来操作共享内存。在Linux系统中，可以使用shmget、shmat、shmdt等函数来创建和操作共享内存区域。

下面我们通过一个简单的示例来演示如何在C++中使用共享内存进行进程间通信。

#include <iostream>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <unistd.h>

using namespace std;

int main() {
    key_t key = ftok("shared_memory_example", 65); // 生成一个key
    int shmid = shmget(key, 1024, 0666 | IPC_CREAT); // 创建共享内存区域
    char *str = (char*) shmat(shmid, (void*)0, 0); // 将共享内存映射到进程地址空间

    cout << "Writing to shared memory: Hello from process 1" << endl;
    sprintf(str, "Hello from process 1");

    sleep(5); // 等待另一个进程读取数据

    cout << "Data read from shared memory: " << str << endl;

    shmdt(str); // 解除共享内存映射
    shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL); // 删除共享内存区域

    return 0;
}

在这个示例中，我们创建了一个共享内存区域，并将其映射到当前进程的地址空间中。然后我们向共享内存区域写入了一些数据，并在等待一段时间后从中读取数据。最后，我们解除共享内存映射，并删除共享内存区域。

进程间通信示例

接下来，我们再写一个进程，这个进程将读取上一个进程中写入的数据。

#include <iostream>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <unistd.h>

using namespace std;

int main() {
    key_t key = ftok("shared_memory_example", 65); // 生成相同的key
    int shmid = shmget(key, 1024, 0666 | IPC_CREAT); // 获取共享内存区域
    char *str = (char*) shmat(shmid, (void*)0, 0); // 将共享内存映射到进程地址空间

    sleep(2); // 等待另一个进程写入数据

    cout << "Data read from shared memory: " << str << endl;

    shmdt(str); // 解除共享内存映射

    return 0;
}

在这个进程中，我们使用相同的key和共享内存标识符来获取之前创建的共享内存区域，并将其映射到本进程的地址空间。然后我们等待一段时间后，从共享内存中读取数据并输出。

运行结果

接下来我们编译并运行这两个进程，可以看到它们之间成功地进行了数据共享。

$ g++ process1.cpp -o process1
$ g++ process2.cpp -o process2
$ ./process1
Writing to shared memory: Hello from process 1
$ ./process2
Data read from shared memory: Hello from process 1

可以看到，第一个进程写入的数据成功地被第二个进程读取并输出了。