共享内存

“共享内存”（Shared Memory）是一种进程间通信（IPC, Inter-Process Communication）机制，允许两个或多个进程访问同一块内存区域，从而实现高效的数据交换和同步。

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## 一、什么是共享内存？

共享内存是操作系统提供的一种机制，它允许不同的进程访问同一块物理内存。与管道、消息队列等其他 IPC 方法相比，**共享内存具有更高的效率**，因为数据不需要在进程之间复制，而是直接通过内存访问。

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## 二、共享内存的原理

1. **创建共享内存段**：一个进程使用系统调用（如 `shmget()`）创建一块共享内存。
2. **附加到进程地址空间**：其他进程使用 `shmat()` 将该共享内存附加到自己的地址空间中。
3. **读写共享内存**：多个进程可以像操作普通内存一样读写这块共享内存。
4. **分离和删除**：当不再需要时，进程可以分离（`shmdt()`）或删除（`shmctl()`）共享内存段。

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## 三、常用系统调用（以 Unix/Linux 为例）

| 系统调用 | 功能 |
|----------|------|
| `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的地址空间 |
| `shmdt()` | 将共享内存段从当前进程的地址空间分离 |
| `shmctl()` | 控制共享内存段（如删除、获取状态等） |

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## 四、优点

- **速度快**：无需复制数据，直接访问内存。
- **灵活**：可用于多进程之间的数据共享。
- **支持大量数据**：适合传输大块数据。

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## 五、缺点

- **需要同步机制**：多个进程同时访问可能导致竞态条件（Race Condition），通常需要配合信号量（Semaphore）或互斥锁（Mutex）使用。
- **安全性问题**：如果权限设置不当，可能被恶意进程访问。

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## 六、示例代码（C语言，Linux 下）

```c
#include <sys/shm.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main() {
    key_t key = ftok("shared_memory", 'A'); // 生成一个唯一的 key
    int shmid = shmget(key, 1024, 0666 | IPC_CREAT); // 创建共享内存
    char *data = (char *)shmat(shmid, NULL, 0); // 附加到进程地址空间

// 写入数据
    sprintf(data, "Hello from process!");

// 分离
    shmdt(data);

// 删除共享内存
    shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL);

return 0;
}
```

> 注意：实际使用中需要处理错误检查和同步机制。

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## 七、应用场景

- 多线程/多进程程序中的数据共享
- 高性能计算（HPC）
- 图形渲染（GPU 和 CPU 之间共享数据）
- 数据库系统中缓存管理

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## 八、其他平台的共享内存实现

| 平台 | 实现方式 |
|------|----------|
| Linux/Unix | System V Shared Memory 或 POSIX Shared Memory |
| Windows | `CreateFileMapping` / `MapViewOfFile` |
| Java | `java.nio.MappedByteBuffer` 或 `SharedMemory`（Java 9+） |
| C++ | 使用 `boost::interprocess` 库或 `shm_open`（POSIX） |

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如果你有具体的使用场景（比如 Linux 下的 C 编程、Windows 的 API、跨语言共享内存等），我可以提供更详细的指导！