（一）什么是共享内存
共享内存是在两个正在运行的进程之间传递数据的一种非常有效的方式。共享内存的具体实现是不同进程共享的内存安排为同一段物理地址。共享内存是最高效的IPC 机制，因为他不涉及进程之间的任何数据传输。这种高效率带来的问题是，我们必须借用其他的辅助方法来同步进程间对共享内存的访问，否则会产生静态条件，因此，共享内存一般会和其他进程间通信一起使用。具体信息可通过https://blog.csdn.net/ypt523/article/details/79958188 了解；
（二）共享内存的使用
linux共享内存的API都定义在sys/shm.h头文件中，包括4个系统调用：shmget、shmat、shmdt和shmctl；
2.1 shmget系统调用
shmget系统调用创建一段新的共享内存，或者获取一段已经存在的共享内存，其定义如下：
#include <sys/shm.h>
int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);
【参数key】和semget系统调用一样，key参数是一个键值，它有效地为共享内存段命名，shmget函数成功时返回一个与key相关的共享内存标识符（非负整数），用于后续的共享内存函数。调用失败返回-1。不相关的进程可以通过该函数的返回值访问同一共享内存，它代表程序可能要使用的某个资源，程序对所有共享内存的访问都是间接的，程序先通过调用shmget函数并提供一个键，再由系统生成一个相应的共享内存标识符（shmget函数的返回值），只有shmget函数才直接使用信号量键，所有其他的信号量函数使用由semget函数返回的信号量标识符。
【参数size】指定共享内存的大小，单位是字节。
【参数shmflg】和semget系统调用的sem_flag参数相同，有9个比特的权限标志；如果要创建新的共享内存，需要使用IPC_CREAT，IPC_EXCL，如果是已经存在的，可以使用IPC_CREAT或直接传0。。
【函数返回值】成功时返回一个新建或已经存在的的共享内存标识符，取决于shmflg的参数。失败返回-1并设置错误码。
在shmget用于创建内存，这段共享内存的所有字节都会被初始化为0，与之关联的内核数据结构shmid_ds将被创建并初始化，shmid_ds结构体的定义和初始化参照《linux高性能服务器编程》251页了解
2.2 shmat系统调用
共享内存被创建/获取之后，我们并不能立即访问它，而是需要先用shmat 函数将之关联到进程的地址空间中，函数定义如下：
#include <sys/shm.h>
void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg);
[参数shmid]：共享存储段的标识符。
[参数*shmaddr]：指定将共享内存关联到进程的那块地址空间，最终的效果会受到shmflg参数的可选标志SHM_RAND的影响，但推荐做法是将shmaddr 设置为NULL，则存储段连接到由内核选择的第一个可以地址上（由系统决定，可以确保代码的可移植性）
[参数shmflg]：有SHM_RND、SHM_REMAP、SHM_RDONLY、SHM_EXEC；具体含义参照《linux高性能服务器编程》252-253页详细了解；注意：若指定了SHM_RDONLY位，则以只读方式连接此段，否则以读写方式连接此段。
[返回值]：成功返回共享存储段的指针（虚拟地址），并且内核将使其与该共享存储段相关的shmid_ds结构中的shm_nattch计数器加1（类似于引用计数）；出错返回-1。
2.3 shmdt系统调用
在使用完共享内存之后，我们需要使用shmdt函数将之从进程的地址空间中分离出来，函数定义如下：
#include <sys/shm.h>
int shmdt(const void *shmaddr);
[参数*shmaddr]：连接以后返回的地址。
[返回值]：成功返回0，并将shmid_ds结构体中的 shm_nattch计数器减1；出错返回-1。
2.4 shmctl系统调用
和信号量的semctl函数一样，用来控制共享内存，它的原型如下：
#include <sys/shm.h>
int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);
[参数shmid]：共享存储段标识符。
[参数cmd]：指定的执行操作，设置为IPC_RMID时表示可以删除共享内存,详细参数了解参考《linux高性能服务器编程》251页。
[参数*buf]：设置为NULL即可。
[返回值]：成功返回0，失败返回-1。
（三）代码演示
下面就以两个不相关的进程来说明进程间如何通过共享内存来进行通信。其中一个文件shmread.c创建共享内存，并读取其中的信息，另一个文件shmwrite.c向共享内存中写入数据。为了方便操作和数据结构的统一，为这两个文件定义了相同的数据结构，定义在文件shmdata.c中。结构shared_use_st中的written作为一个可读或可写的标志，非0：表示可读，0表示可写，text则是内存中的文件。
shmdata.h：
#ifndef _SHMDATA_H_HEADER
#define _SHMDATA_H_HEADER
#define TEXT_SZ 2048
struct shared_use_st
{
int written;//作为一个标志，非0：表示可读，0表示可写
char text[TEXT_SZ];//记录写入和读取的文本
};
#endif
shmread.c：
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/shm.h>
#include "shmdata.h"
int main()
{
int running = 1;//程序是否继续运行的标志
void *shm = NULL;//分配的共享内存的原始首地址
struct shared_use_st *shared;//指向shm
int shmid;//共享内存标识符
//创建共享内存
shmid = shmget((key_t)1234, sizeof(struct shared_use_st), 0666|IPC_CREAT);
if(shmid == -1)
{
fprintf(stderr, "shmget failed\n");
exit(EXIT_FAILURE);
}
//将共享内存连接到当前进程的地址空间
shm = shmat(shmid, 0, 0);
if(shm == (void*)-1)
{
fprintf(stderr, "shmat failed\n");
exit(EXIT_FAILURE);
}
printf("\nMemory attached at %X\n", (int)shm);
//设置共享内存
shared = (struct shared_use_st*)shm;
shared->written = 0;
while(running)//读取共享内存中的数据
{
//没有进程向共享内存定数据有数据可读取
if(shared->written != 0)
{
printf("You wrote: %s", shared->text);
sleep(rand() % 3);
//读取完数据，设置written使共享内存段可写
shared->written = 0;
//输入了end，退出循环（程序）
if(strncmp(shared->text, "end", 3) == 0)
running = 0;
}
else//有其他进程在写数据，不能读取数据
sleep(1);
}
//把共享内存从当前进程中分离
if(shmdt(shm) == -1)
{
fprintf(stderr, "shmdt failed\n");
exit(EXIT_FAILURE);
}
//删除共享内存
if(shmctl(shmid, IPC_RMID, 0) == -1)
{
fprintf(stderr, "shmctl(IPC_RMID) failed\n");
exit(EXIT_FAILURE);
}
exit(EXIT_SUCCESS);
}
shmwrite.c：
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <sys/shm.h>
#include "shmdata.h"
int main()
{
int running = 1;
void *shm = NULL;
struct shared_use_st *shared = NULL;
char buffer[BUFSIZ + 1];//用于保存输入的文本
int shmid;
//创建共享内存
shmid = shmget((key_t)1234, sizeof(struct shared_use_st), 0666|IPC_CREAT);
if(shmid == -1)
{
fprintf(stderr, "shmget failed\n");
exit(EXIT_FAILURE);
}
//将共享内存连接到当前进程的地址空间
shm = shmat(shmid, (void*)0, 0);
if(shm == (void*)-1)
{
fprintf(stderr, "shmat failed\n");
exit(EXIT_FAILURE);
}
printf("Memory attached at %X\n", (int)shm);
//设置共享内存
shared = (struct shared_use_st*)shm;
while(running)//向共享内存中写数据
{
//数据还没有被读取，则等待数据被读取,不能向共享内存中写入文本
while(shared->written == 1)
{
sleep(1);
printf("Waiting...\n");
}
//向共享内存中写入数据
printf("Enter some text: ");
fgets(buffer, BUFSIZ, stdin);
strncpy(shared->text, buffer, TEXT_SZ);
//写完数据，设置written使共享内存段可读
shared->written = 1;
//输入了end，退出循环（程序）
if(strncmp(buffer, "end", 3) == 0)
running = 0;
}
//把共享内存从当前进程中分离
if(shmdt(shm) == -1)
{
fprintf(stderr, "shmdt failed\n");
exit(EXIT_FAILURE);
}
sleep(2);
exit(EXIT_SUCCESS);
}
再来看看运行的结果：
分析：
1、程序shmread创建共享内存，然后将它连接到自己的地址空间。在共享内存的开始处使用了一个结构struct_use_st。该结构中有个标志written，当共享内存中有其他进程向它写入数据时，共享内存中的written被设置为0，程序等待。当它不为0时，表示没有进程对共享内存写入数据，程序就从共享内存中读取数据并输出，然后重置设置共享内存中的written为0，即让其可被shmwrite进程写入数据。
2、程序shmwrite取得共享内存并连接到自己的地址空间中。检查共享内存中的written，是否为0，若不是，表示共享内存中的数据还没有被完，则等待其他进程读取完成，并提示用户等待。若共享内存的written为0，表示没有其他进程对共享内存进行读取，则提示用户输入文本，并再次设置共享内存中的written为1，表示写完成，其他进程可对共享内存进行读操作。
（四）共享内存的优缺点
优点：我们可以看到使用共享内存进行进程间的通信真的是非常方便，而且函数的接口也简单，数据的共享还使进程间的数据不用传送，而是直接访问内存，也加快了程序的效率。同时，它也不像匿名管道那样要求通信的进程有一定的父子关系。
缺点：共享内存没有提供同步的机制，这使得我们在使用共享内存进行进程间通信时，往往要借助其他的手段来进行进程间的同步工作。
参考文章：
https://blog.csdn.net/ypt523/article/details/79958188