共享内存结构与指针问题

最新推荐文章于 2025-06-23 15:30:37 发布
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分类专栏： IPC 问题汇总
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本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/skyofcai/article/details/24378635
在项目开发中，使用包含指针的共享内存结构体时遇到运行时异常，原因在于各进程映射的共享内存起始地址不一致，导致指针失效。为解决此问题，可以调整结构体设计，将对象指针替换为对象本身，以避免因指针解析错误而引发的运行时错误。

摘要生成于 C知道 ，由 DeepSeek-R1 满血版支持， 前往体验 >

【问题】在开发项目中自定义了包含指针的共享内存结构体，运行时异常导致程序崩溃。


共享内存结构体定义(伪代码)：

struct shared_mem_buffer
{	
	shared_mem_buffer ()
	: read_sem_ (0)
	, write_sem_ (1)
	, mutex_sem_ (1)
	{					
	}

	ipc_semaphore  read_sem_;

	ipc_semaphore  write_sem_;

	ipc_semaphore  mutex_sem_;


	ipc_protocol *pkt_;   /* packet pointer */
}*sb_;

定义这个结构体本意是想在共享内存中构造对象并共享之(伪代码)： 

sb_->pkt_ = new (shm_start_addr + sizeof (shared_mem_buffer))ipc_protocol;  
/* shm_start_addr 是共享内存映射到进程的起始地址 */

这样编码看起来没有问题，但是运行很可能出错。


分析问题根源：  共享内存被映射到每个进程的起始地址可能不同，影响了从共享内存中读取的对象指针无法找到对象，
导致调用未知对象上的方法运行时错误。解决办法： 重新定义共享内存结构体，将对象指针改为对象（伪代码）：

struct shared_mem_buffer
{	
	shared_mem_buffer ()
	: read_sem_ (0)
	, write_sem_ (1)
	, mutex_s
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linux共享内存实现指针功能
qq_31387349的博客
05-11 686
linux共享内存实现指针功能问题分析代码头文件封装函数重点 问题 其他进程可以访问结构体中的指针数据 指针数据也正确 但是指针指向的 数组数据的指针可以读取 数据无法进行读取 读取就出现段错误 分析 可以看出，进程实际上是将共享内存映射到进程所属的地址空间内！这样就产生了一个问题：你在一个进程中将共享内存的一个变量的地址赋给共享内存的一个指针的话，实际保存的是进程虚拟内存空间的地址，不同进程保存的地址可能不同，这样是行不通的！ 代码头文件 #ifndef _QUEUE_H_ #define _QUE
149、Rust内存管理：智能指针与安全共享
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05-01 1251
《Rust内存管理：智能指针与安全共享》一文深入探讨了Rust语言的内存管理机制，重点介绍了所有权、借用和生命周期三大核心概念，以及智能指针如Box、Rc、Arc的使用方法和适用场景。通过具体实例和实战案例，文章展示了如何在不同作用域和闭包中安全使用智能指针，有效地避免内存泄漏等编程错误。掌握Rust的内存管理不仅有助于编写安全、高效的并发程序，而且是成为一名出色的Rust程序员的必备技能。
共享内存能否存放带有指针的结构体？
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01-18 457
　　共享内存是第二种IPC工具。他允许两个无关的进程访问相同的逻辑内存。共享内存是在两个运行的程序之间传递数据的有效手段。尽管X/Open标准并没有要求，很可能绝大数的共享内存实现都是会将不同进程之间正在共享的内存安排在相同的物理内存中。 　　共享内存为在多个进程之间共享与传递数据提供一个有效的手段。因为他并没有提供同步的方法，所以通常我们需要使用其他的机制来同步对共享内存的访问。通常，我们也许...
进程间通信之共享内存
m0_74985290的博客
06-23 1053
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笔记：shmat 共享内存中，如果包含指针，指针数据出错的原因
博道的专栏
05-20 934
<br />本文内容总结自网络：<br />（<br />http://www.ixpub.net/thread-1446958-1-1.html<br />http://topic.youkuaiyun.com/u/20090428/10/79fd9da9-2e16-4a46-943a-9fb3dde2a183.html<br />）<br /> <br />1、共享内存中用指针一般是用对首地址的偏移量，这样就好了，每个进程映射的地址不一样<br /> <br />2、交换用的数据中，永远都不要出现指针。<br />
Linux进程通讯之共享内存的使用(指针操作方式)
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函数说明 1、将共享内存挂载至进程： void *shmat(int shmid, const void *shmaddr,int shmflg); 参数shmid是要附加的共享内存区标示符。 总是把参数shmaddr设为0。 参数shmflg可以为SHM_RDONLY，这意味着附加段是只读的。 shmat成功返回被附加了段的地址，失败返回-1，并设置errno。 2、将附在共享内存上的进程分离： int shmdt(const void *shmaddr); 参数必须是挂在函数返回的指针。这个地址
共享内存（指针bug）
安子自语
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http://os.51cto.com/art/201311/418977_all.htm http://blog.youkuaiyun.com/z741852a2009/article/details/6434073  共享内存中不要出现指向共享内存外的指针，即使是指向共享内存中的指针也不要出现，因为共享内存中的指针值是对首地址哦偏移，不同程序将该段共享内存映射到本程序时，逻
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安子自语
05-28 1823
多核系统： kernel： 用户态进程 FP：
C语言指针详解
MyHaloJ
02-26 313
作者：代码钢琴家-lulipro 出处：http://www.cnblogs.com/lulipro/ C语言指针详解 前言 这不是我第一次写关于C指针的文章了，只是因为指针对于C来说太重要，而且随着自己编程经历越多，对指针的理解越多，因此有了本文。然而，想要全面理解指针，除了要对C语言有熟练的掌握外，还要有计算机硬件以及操作系统等方方面面的基本知识。所以我想通过一篇文章来尽可能的讲解...
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10-10
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05-05
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12-01 389
简介：共享内存具有最高的效率 共享内存是进程间通信中最简单的方式之一。共享内存允许两个或更多进程访问同一块内存，就如同 malloc() 函数向不同进程返回了指向同一个物理内存区域的指针。当一个进程改变了这块地址中的内容的时候，其它进程都会察觉到这个更改。 实现步骤： 1.创建共享内存 头文件： #include <sys/ipc.h> #include <sys/shm.h> 原型： int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);
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08-15 4325
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两个进程如何使用共享内存实现指针功能：offset
more_HH
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<think>我们正在讨论共享内存中的指针访问问题。根据引用[3]，在共享内存中使用指针的一个关键问题是：不同进程将共享内存映射到各自的虚拟地址空间，因此同一个物理内存在不同进程中的虚拟地址可能不同。如果我们在共享内存中存储一个指针（即某个变量的地址），这个地址在另一个进程中可能是无效的，因为它指向的是第一个进程的虚拟地址空间。解决方案是避免在共享内存中直接存储指向共享内存的指针（即虚拟地址），而是使用相对于共享内存起始地址的偏移量（offset）。这样，每个进程在获取到共享内存的起始地址后，通过偏移量计算出实际的虚拟地址。具体步骤：1.在共享内存中存储数据时，如果需要引用共享内存中的其他数据，不要存储指针，而是存储目标位置相对于共享内存起始地址的偏移量（即字节数）。2.当某个进程需要访问这个数据时，首先通过系统调用（如shmat）获取共享内存附加到当前进程的起始地址（这是一个虚拟地址，每个进程可能不同）。3.然后，将起始地址加上偏移量得到目标数据在当前进程中的虚拟地址。例如，假设共享内存的起始地址在进程A中是addr_A，在进程B中是addr_B。在共享内存中有一个结构，其中包含一个偏移量offset，指向共享内存中的另一个数据。那么在进程A中，该数据的地址为addr_A+offset；在进程B中，该数据的地址为addr_B+offset。引用[4]中的代码示例展示了如何将共享内存附加到进程，以及如何通过类型转换和指针操作来访问共享内存中的数据。但是，它没有直接展示如何处理指针（它只是写入一个字符串）。我们需要扩展这个例子来展示如何使用偏移量。下面是一个简单的示例，展示如何在共享内存中定义一个结构，该结构包含一个偏移量来指向另一个数据：假设我们有一个结构体，它包含一个整数和一个指向字符串的偏移量（注意：不是指针，而是偏移量）：```c#include<stdio.h>#include<string.h>#include<sys/types.h>#include<sys/ipc.h>#include<sys/shm.h>//定义共享内存中的结构typedefstruct{intid;size_tmessage_offset;//相对于共享内存起始地址的偏移量，指向一个字符串}SharedData;intmain(){//创建共享内存key_tkey=ftok("shmfile",65);intshmid=shmget(key,1024,0666|IPC_CREAT);//将共享内存连接到当前进程的地址空间char*shm_start=(char*)shmat(shmid,(void*)0,0);//在共享内存中设置一个SharedData结构SharedData*data=(SharedData*)shm_start;data->id=1;//在共享内存中分配一个字符串（在SharedData结构之后）char*message=shm_start+sizeof(SharedData);strcpy(message,"Hellofromsharedmemory");//将字符串的偏移量（相对于共享内存起始地址）存储在SharedData结构中data->message_offset=(size_t)(message-shm_start);//注意：这里计算的是字节偏移量//现在，在另一个进程中，我们可以这样访问：//假设另一个进程也附加了同一块共享内存，得到起始地址shm_start2//SharedData*data2=(SharedData*)shm_start2;//通过偏移量得到字符串地址：char*message2=shm_start2+data2->message_offset;//然后就可以读取字符串了//分离共享内存shmdt(shm_start);return0;}```在另一个进程中，我们可以这样读取：```c//获取同一个共享内存key_tkey=ftok("shmfile",65);intshmid=shmget(key,1024,0666);char*shm_start=(char*)shmat(shmid,(void*)0,0);SharedData*data=(SharedData*)shm_start;char*message=shm_start+data->message_offset;//使用偏移量得到字符串地址printf("Message:%s\n",message);//分离共享内存shmdt(shm_start);```注意事项：-偏移量是相对于共享内存起始地址的字节数，因此使用简单的指针算术即可。-在共享内存中存储的数据结构应该避免包含指针，因为指针值（虚拟地址）在另一个进程中无效。-如果共享内存中的数据需要相互引用，都应该使用偏移量。这种方法可以有效地在共享内存中实现类似指针的功能。相关问题：1.共享内存中如何存储复杂数据结构（如链表、树）？2.使用共享内存时，如何避免竞争条件？3.共享内存与消息队列、管道等其他进程间通信方式相比有什么优缺点？</think>### 共享内存中的指针访问方法 在共享内存中访问指针的核心挑战是：**不同进程的虚拟地址空间独立**，直接存储内存地址（指针）会失效。因为同一个物理内存在不同进程中的虚拟地址可能不同（引用[^3]）。以下是正确访问方法： --- #### 一、核心原则：使用偏移量而非绝对地址 在共享内存中存储数据时，**避免直接保存指针**（虚拟地址），改用**相对于共享内存起始地址的偏移量**（offset）。访问时通过偏移量计算当前进程中的有效地址。 ```c // 进程A写入数据 void *shm_addr = shmat(shmid, NULL, 0); // 获取共享内存起始地址 int *ptr = (int*)((char*)shm_addr + offset); // 通过偏移量计算地址 *ptr = 42; // 写入数据 ``` ```c // 进程B读取数据 void *shm_addr = shmat(shmid, NULL, 0); int value = *(int*)((char*)shm_addr + offset); // 使用相同偏移量 ``` --- #### 二、详细步骤（基于Linux API） 1. **创建/附加共享内存** 使用 `shmat()` 获取当前进程的共享内存起始地址： ```c void *shm_addr = shmat(shmid, NULL, 0); // 返回进程相关的虚拟地址 ``` 2. **定义数据结构** 在共享内存中存储**偏移量**而非指针： ```c typedef struct { int data; size_t next_offset; // 存储下一个节点的偏移量，而非指针！ } SharedNode; ``` 3. **通过偏移量访问数据** 将偏移量转换为当前进程的有效地址： ```c // 访问下一个节点 SharedNode *next_node = (SharedNode*)((char*)shm_addr + current_node->next_offset); ``` 4. **分离共享内存** 操作完成后调用 `shmdt()`： ```c shmdt(shm_addr); ``` --- #### 三、关键注意事项 1. **地址一致性** - 绝对地址（指针）仅在当前进程有效（引用[^3]）。 - 偏移量是相对于共享内存基址的字节偏移，跨进程通用。 2. **指针类型转换** 需显式转换指针类型（引用[^4]）： ```c char *p = (char*)shmat(shmid, 0, 0); // 先转为字节指针 int *int_ptr = (int*)(p + offset); // 再通过偏移量转换目标类型 ``` 3. **复杂数据结构** 链表/树等结构需全部基于偏移量： ```c // 链表节点定义 typedef struct { int value; size_t next_offset; // 下个节点的偏移量 } SharedListNode; ``` --- #### 四、示例场景 两个进程通过共享链表通信： ```c // 进程A：创建链表 void *base = shmat(shmid, 0, 0); SharedListNode *node1 = (SharedListNode*)base; node1->value = 10; node1->next_offset = sizeof(SharedListNode); // 下一个节点偏移量 SharedListNode *node2 = (SharedListNode*)((char*)base + node1->next_offset); node2->value = 20; node2->next_offset = 0; // 链表结束 // 进程B：遍历链表 SharedListNode *current = (SharedListNode*)base; while (current->next_offset != 0) { printf("Value: %d\n", current->value); current = (SharedListNode*)((char*)base + current->next_offset); } ``` > **技术依据**：共享内存映射到不同进程的虚拟地址空间时，绝对地址会变化，但数据物理位置和相对偏移保持不变（引用[^1][^3]）。 --- ### 相关问题 1. 如何保证共享内存中数据结构的线程安全？ 2. 共享内存偏移量与直接指针访问的性能差异有多大？ 3. 在共享内存中实现复杂数据结构（如哈希表）的最佳实践是什么？ [^1]: 共享内存原理 [^3]: 指针地址问题分析 [^4]: 指针类型转换实践
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