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Linux的共享内存：采用mmap实现进程间通信

news 2026/5/13 1:18:08

Linux的共享内存：使用mmap实现进程间通信

引言
1. 使用mmap创建映射区
- mmap函数原型
- 使用mmap创建共享内存的步骤
- 示例代码：使用mmap创建匿名共享内存
2. 读写映射区
- 读写映射区的注意事项
- 示例代码：读写映射区
3. 使用munmap释放映射区
- munmap函数原型
- 使用munmap的注意事项
- 示例代码：使用munmap释放映射区
4. mmap的优缺点
- 优点
- 缺点
5. 实际应用场景
6. 总结

引言

共享内存是Linux系统中一种高效的进程间通信(IPC)机制，允许多个进程访问同一块物理内存区域。在所有IPC机制中，共享内存是最快的一种，因为它避免了数据在内核空间和用户空间之间的复制。本文将详细介绍如何使用mmap系统调用创建、读写和释放共享内存区域。

1. 使用mmap创建映射区

mmap(memory map)是Linux系统提供的一个系统调用，用于将文件或设备映射到进程的地址空间。它也可以用于创建匿名映射区域，实现进程间的共享内存。

mmap函数原型

#include <sys/mman.h>void *mmap(void *addr, size_t length, int prot, int flags, int fd, off_t offset);

参数说明：

addr：指定映射区的起始地址，通常设为NULL，让系统自动选择合适的地址
length：映射区域的大小
prot：映射区域的保护标志，如PROT_READ(可读)、PROT_WRITE(可写)、PROT_EXEC(可执行)等
flags：映射类型标志，如MAP_SHARED(共享)、MAP_PRIVATE(私有)等
fd：文件描述符，对于匿名映射设为-1
offset：文件映射的偏移量，通常设为0

使用mmap创建共享内存的步骤

打开或创建一个文件（对于文件映射）或使用匿名映射
调用mmap函数创建映射区
检查mmap的返回值，确保映射成功

示例代码：使用mmap创建匿名共享内存

#include <sys/mman.h>#include <sys/stat.h>#include <fcntl.h>#include <unistd.h>#include <stdio.h>int main() {// 定义映射区域大小size_t size = 4096;// 使用mmap创建匿名共享内存void *mapped = mmap(NULL, size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED | MAP_ANONYMOUS, -1, 0);// 检查映射是否成功if (mapped == MAP_FAILED) {perror("mmap failed");return 1;}printf("Memory mapped at address %p\n", mapped);// 使用共享内存...// 释放映射区if (munmap(mapped, size) == -1) {perror("munmap failed");return 1;}return 0;}

2. 读写映射区

一旦成功创建了映射区，进程就可以像操作普通内存一样读写该区域。需要注意的是，如果映射的是文件，对映射区的修改会反映到实际文件中（当使用MAP_SHARED标志时）。

示例代码：读写映射区

#include <sys/mman.h>#include <sys/stat.h>#include <fcntl.h>#include <unistd.h>#include <stdio.h>#include <string.h>int main() {// 定义映射区域大小size_t size = 4096;// 使用mmap创建匿名共享内存void *mapped = mmap(NULL, size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED | MAP_ANONYMOUS, -1, 0);// 检查映射是否成功if (mapped == MAP_FAILED) {perror("mmap failed");return 1;}// 写入数据到映射区char *message = "Hello, shared memory!";strncpy((char *)mapped, message, strlen(message));// 读取并打印映射区内容printf("Read from shared memory: %s\n", (char *)mapped);// 释放映射区if (munmap(mapped, size) == -1) {perror("munmap failed");return 1;}return 0;}

3. 使用munmap释放映射区

当进程不再需要使用映射区时，应该调用munmap函数释放该区域，释放的内存可以被系统重新分配。

munmap函数原型

#include <sys/mman.h>int munmap(void *addr, size_t length);

参数说明：

addr：要释放的映射区的起始地址，必须是mmap返回的地址
length：要释放的区域大小，必须与mmap调用时的length参数相同

使用munmap的注意事项

确保传入正确的地址和大小
不要重复释放同一个映射区
释放映射区后，不应该再访问该区域的内存

示例代码：使用munmap释放映射区

#include <sys/mman.h>#include <sys/stat.h>#include <fcntl.h>#include <unistd.h>#include <stdio.h>int main() {// 定义映射区域大小size_t size = 4096;// 使用mmap创建匿名共享内存void *mapped = mmap(NULL, size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED | MAP_ANONYMOUS, -1, 0);// 检查映射是否成功if (mapped == MAP_FAILED) {perror("mmap failed");return 1;}// 使用共享内存...// 释放映射区if (munmap(mapped, size) == -1) {perror("munmap failed");return 1;}printf("Memory unmapped successfully\n");return 0;}