面试题：C语言中共享内存的基本原理及简单使用

共享内存基本原理

共享内存是一种在多个进程之间共享数据的高效方式。在Linux系统中，它允许不同进程将同一段物理内存映射到各自的地址空间中。这样，不同进程可以直接读写这段共享区域，实现数据的快速交换，避免了像管道或消息队列那样的额外数据拷贝开销。内核为共享内存段维护相关的控制结构，进程通过系统调用获取共享内存段的标识符，然后将其映射到自身地址空间，从而实现对共享内存的访问。

代码示例

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <unistd.h>

#define SHM_SIZE 1024

int main() {
    key_t key;
    int shmid;
    int *shared_mem;

    // 生成一个唯一的键值
    key = ftok(".", 'a');
    if (key == -1) {
        perror("ftok");
        return 1;
    }

    // 创建共享内存段
    shmid = shmget(key, SHM_SIZE, IPC_CREAT | 0666);
    if (shmid == -1) {
        perror("shmget");
        return 1;
    }

    // 将共享内存段映射到进程的地址空间
    shared_mem = (int *)shmat(shmid, NULL, 0);
    if (shared_mem == (void *)-1) {
        perror("shmat");
        return 1;
    }

    // 向共享内存写入一个整数
    *shared_mem = 42;

    printf("写入共享内存的值为: %d\n", *shared_mem);

    // 分离共享内存段
    if (shmdt(shared_mem) == -1) {
        perror("shmdt");
        return 1;
    }

    // 删除共享内存段
    if (shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL) == -1) {
        perror("shmctl");
        return 1;
    }

    return 0;
}

头文件说明

stdio.h：提供标准输入输出函数，如printf。
stdlib.h：包含常用的标准库函数，如exit等。
sys/types.h：定义了一些基本系统数据类型，如key_t。
sys/ipc.h：提供用于进程间通信（IPC）的函数和定义，如ftok和shmget用到的相关定义。
sys/shm.h：提供共享内存相关的函数和定义，如shmat、shmdt、shmctl等函数的声明。
unistd.h：提供POSIX操作系统API的函数声明，如perror等。

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