Linux 共享内存介绍
共享内存属于一种进程通信方式，让多个进程通过访问同一块内存实现通信。
整体流程与特点
流程
总的流程分为以下几步：已存在的共享内存通过 Key 直接用即可，不用重新申请。
需要先申请共享内存，然后与它建立联系，不想用了就去除关联，最后看情况释放共享内存即可。
特点
- 共享内存申请之后，如果不主动释放，那它就会等到系统关闭才主动释放。
- 共享内存的通信不会出现阻塞的情况（这是较于两种管道通信最大的区别）。即：可以同时实现数据写入，A 进程不用阻塞等待 B 进程。
- 通信成功的关键是：读写双方必须约定相同的数据类型和解析规则。例如：A 以字符串写入，B 就以字符串读取，如果 B 是整型读取，就会出现乱码。
- 共享内存的释放：由创建者销毁，且创建者标记'销毁'之后，也会等失去所有挂载连接之后才会释放这块共享内存。下面是指令版的查看共享内存和销毁：
ipcs -m 查看所有存在的共享内存
ipcrm -m "共享 ID" 手动直接销毁该共享内存
使用步骤
1. 申请共享内存
共享内存的申请涉及到两个函数：ftok() 与 shmget()。
1. ftok()
函数原型：
#include <sys/ipc.h>
key_t ftok(const char *pathname, int proj_id);
参数：都是自定义的，系统会根据它们调用算法形成唯一的 Key，这个 Key 是较于操作系统的。（只要这两个参数相同，就会生成相同的 Key->进而找到同一块共享内存）
返回值：
- 成功：返回一个
key_t类型的整数（就是生成的'唯一编号'） - 失败：返回
-1（比如路径不存在，或权限不够）
作用：生成'唯一标识'较于系统的钥匙 Key。
2. shmget()
函数原型：
#include <sys/shm.h>
int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);
参数： 第一个参数：通过调用 ftok() 获取的较于操作系统的 Key。 第二个参数：你理想的共享内存大小（每次最好是 4KB，因为'块'以'4KB'为整数标准）。 第三个参数：操作标志（权限 + 行为），常用组合：（使用新内存或者旧内存！）
IPC_CREAT | 0666：如果 key 对应的共享内存不存在，就新建一个，权限设为 666（所有人可读写，类似文件权限）IPC_EXCL | IPC_CREAT：如果共享内存已存在，就报错（确保一定是新建的，避免误操作已有内存）- 单独传 0：只查找已存在的共享内存，不新建
作用：生成'唯一标识'较于用户的钥匙 ID（其实也算'Key'，只是对于用户层面的）。
返回值：
- 成功：返回一个'共享内存 ID'（非负整数，后续操作共享内存都用这个 ID）
- 失败：返回
-1（比如权限不够、内存不足、key 不存在且没加 IPC_CREAT）
2. 挂接
挂接：与该共享内存建立联系，比如你想怎么使用，需要用到接口（shmat()）。
函数原型：（需要强转）
#include <sys/shm.h>
void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg);
参数： 第一个参数：'共享内存 ID'。 第二个参数：告诉操作系统挂载到共享内存的哪个地方，一般推荐 NULL 参数。 第三个参数：挂载权限，一般选择 0（可读可写）。
返回值：
- 成功：返回共享内存在当前进程地址空间中的实际挂载地址（
void*类型，可直接作为指针使用） - 失败：
-1（可以通过检查 errno 获取错误原因，如地址冲突、权限不足等）
作用：搭建'窗口'，真正使用共享内存。
3. 去关联
即失去与该共享内存的关联，代表不再使用它。
函数原型：
#include <sys/shm.h>
int shmdt(const void *shmaddr);
参数：通过 shmat() 挂接该共享内存的指针。
返回值：
- 成功：返回 0（表示已成功解除关联）
- 失败：返回
-1（可通过 errno 查看错误原因，例如 shmaddr 不是有效的挂载地址、权限不足等）
作用：失去与该共享内存的关联。
4. 释放共享内存
函数原型：
#include <sys/shm.h>
int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);
参数： 第一个参数：'共享内存 ID'。 第二个参数：对共享内存执行的操作（我们暂时学习两个即可）。
| 命令 | 作用 |
|---|---|
| IPC_STAT | 读取共享内存的状态信息，存储到 buf 指向的 struct shmid_ds 结构体中 |
| IPC_RMID | 标记共享内存为'待销毁'，当所有进程都卸载后，内核会彻底删除它 |
第三个参数： buf 是一个指向 struct shmid_ds 类型的指针，该结构体用于存储或设置共享内存的详细信息。
- 当 cmd=IPC_STAT 时：buf 用于接收状态（内核会将共享内存的信息写入 buf）
- 当 cmd=IPC_RMID 时：buf 无用，通常传 NULL 即可
返回值：
- 成功：返回 0（无论执行哪种 cmd，成功均返回 0）
- 失败：返回
-1（可通过 errno 查看错误原因，如权限不足、shmid 无效等）
作用：对共享内存执行的操作。
5. 示例
我们将 Key 的获取封装一下：
const char* ptr_ftok="Hello Linux";
const int pid_ftok = 1024;
创建共享内存：此处省略相关判断逻辑。
使用共享内存：此处省略相关判断逻辑。
共享内存效率与内核
为何是这样？共享内存与文件描述表都是在进程地址空间上的，可以直接跳过文件表访问共享内存。
信号量与高效
什么是'互斥'？
当共享内存被两个进程访问时，如果 A 需要持续写入 3 秒的数据，但是 B 进程在二秒的时候就进行了读取，这就导致通信结果不理想，因此为了避免这种情况，任何时刻，只能一个进程（属于执行流）访问该共享资源。
什么是'临界资源'？
被多个执行流（进程、线程）都能访问的共享资源，而这些资源，通常是代码、数据。
什么是'临界区'？
简单来说：临界区就是执行流正在访问共享资源中的代码数据。
因此就算有 100 行代码在'临界资源'，但是被访问的那 5 行才叫临界区。
什么是'信号量'？
信号量是一个计数器，来记录该'临界资源'还可以被多少执行流访问，通常执行两个操作：
'P'操作：有执行流访问临界资源，计数 -1
'V'操作：该执行流退出访问临界资源，计数器 +1
什么是'原子性'？
'原子性'是较于'P'和'V'操作的执行特性：要么不执行，要么执行完。
什么是'二元信号量'？
如果信号量的计数器只能是 0（资源无法使用）或 1（可使用），更像资源的使用状态！
**效率：**信号量（可调用共享资源的执行流数量）+'原子性'——便形成了'互斥'，共享访问达成高效。
（注：'信号量'的学习与后面的'信号'无关）