共享内存

  共享内存允许两个不相关的进程访问同一个逻辑内存，不同进程之间共享的内存通常为同一段物理内存。进程可以将同一段物理内存连接到自己的地址空间中，所有的进程都可以访问共享内存中的地址。如果某个进程向共享内存写入数据，所做的改动将立即影响到可以访问同一段共享内存的任何其他进程。
  共享内存并未提供同步机制，即在第一个进程结束对共享内存的写操作之前，并无自动机制可以阻止第二个进程开始对它进行读取，所以通常需要用其他的机制来同步对共享内存的访问，例如信号量。

共享内存为什么是进程间最快的通信方式？
  一般数据操作过程把数据从用户态拷贝到内核态，用的时候再将内核态拷贝到用户态，但共享内存不需要这两步，对虚拟地址空间的操作也就是操作了物理内存，那么另一个虚拟地址空间也可以有这个数据，即不需要拷贝。因为共享内存直接申请一块物理内存通过页表映射到虚拟地址空间中，操作虚拟地址空间，其实是操作同一块物理内存区域，因此进行数据传输时相较于其他通信方式，少了两步用户态与内核态数据拷贝的过程，因此共享内存是最快的进程间通信方式。

共享内存的通信原理
  在Linux中，每个进程都有属于自己的进程控制块（PCB）和地址空间（Addr Space），并且都有一个与之对应的页表，负责将进程的虚拟地址与物理地址进行映射，通过内存管理单元（MMU）进行管理。两个不同的虚拟地址通过页表映射到物理空间的同一区域，它们所指向的这块区域即共享内存。共享内存的通信原理示意图：

  当两个进程通过页表将虚拟地址映射到物理地址时，在物理地址中有一块共同的内存区，即共享内存，这块内存可以被两个进程同时看到。这样当一个进程进行写操作，另一个进程读操作就可以实现进程间通信。但是，要确保一个进程在写的时候不能被读，因此使用信号量来实现同步与互斥。
  对于一个共享内存，实现采用的是引用计数的原理，当进程脱离共享存储区后，计数器减一，挂架成功时，计数器加一，只有当计数器变为零时，才能被删除。当进程终止时，它所附加的共享存储区都会自动脱离。

共享内存的实现分为两个步骤：

1. 创建共享内存，使用shmget函数
2. 映射共享内存，将这段创建的共享内存映射到具体的进程空间去，使用shmat函数

创建共享内存

int shmget(key_t key ,int size,int shmflg)

key标识共享内存的键值：0/IPC_PRIVATE。当key的取值为IPC_PRIVATE,则函数shmget将创建一块新的共享内存；如果key的取值为0，而参数中又设置了IPC_PRIVATE这个标志，则同样会创建一块新的共享内存。
返回值：如果成功，返回共享内存表示符，如果失败，返回-1。

映射共享内存

int shmat(int shmid,char *shmaddr，int flag)

参数：
shmid：shmget函数返回的共享存储标识符
shmaddr：指定连接地址
flag：决定以什么样的方式来确定映射的地址(通常为0)

返回值：
如果成功，则返回共享内存映射到进程中的地址；如果失败，则返回-1。

共享内存解除映射
当一个进程不再需要共享内存时，需要把它从进程地址空间中多里。

int shmdt(char *shmaddr);

控制共享内存

int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);

参数：
shmid：由shmget返回的共享内存标识码
cmd：将要采取的动作（由三个可取的值）
buf：指向一个保存着共享内存的模式状态和访问权限的数据结构
返回值： 成功返回0，失败返回-1。