Linux共享内存：shmget（）与mmap（）？

面试官：你好，请问你对Linux共享内存中的shmget()函数和mmap()函数分别了解多少？能否给出它们各自的使用场景和优缺点？

面试者：您好，我很高兴在这里讨论关于Linux共享内存的这两种技术。首先，shmget()和mmap()都是用于进程间通信的技术，它们通过允许不同的进程访问相同的物理内存区域来实现数据共享。

1. shmget()

shmget()是System V共享内存系统调用之一，它与shmat()和shmdt()等函数结合使用，用于创建和访问共享内存。

使用场景：

• shmget()多用于需要长时间存在的大块数据共享的场景，比如可以在多个进程间持续共享某个大的数据结构。

优点：

• 系统V共享内存提供了较为丰富的控制和管理共享内存的能力，例如可以通过IPC_STAT和IPC_SET命令来获取和设置共享内存的状态参数。

缺点：

• 它的接口相对复杂，使用不当容易造成资源泄漏，例如，如果某个进程忘记解除映射或删除共享内存，可能会导致内存泄露。
• 需要进行额外的权限控制和错误处理。

示例代码：

c
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>

int main() {
    key_t key = ftok("somefile", 65);
    int shm_id = shmget(key, 1024, 0666|IPC_CREAT);
    char *str = (char*) shmat(shm_id, (void*)0, 0);

    // 写入数据到共享内存
    sprintf(str, "Hello World\n");

    // 分离共享内存
    shmdt(str);

    return 0;
}

2. mmap()

mmap()是一种更通用的内存映射文件的方式，可以用来映射文件到内存，也可以用来实现匿名映射，即不与任何文件关联，仅用于内存间的共享。

使用场景：

• mmap()适用于大小可变的内存区域共享，或者需要将文件内容直接映射到内存中的场景，这对于文件I/O操作的性能提升尤为明显。

优点：

• 提供了一个简洁的接口，只需一次调用即可实现映射，使用起来比System V共享内存简单。
• 允许对文件的部分区域进行映射，并能实现文件的延迟加载。

缺点：

• 在进行匿名映射时，没有System V共享内存提供的那些管理和控制功能。
• 需要处理更多与文件系统相关的问题，比如文件大小变化等。

示例代码：

c
#include <sys/mman.h>
#include <fcntl.h>

int main() {
    int fd = open("example.dat", O_RDWR);
    char *map = mmap(0, 4096, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);

    // 修改文件映射区域的数据
    sprintf(map, "Using mmap\n");

    // 解除映射
    munmap(map, 4096);

    close(fd);
    return 0;
}

总结，shmget()和mmap()都是有效的共享内存解决方案，但它们的适用场景和易用性有所不同。对于需要丰富管理功能和大块内存共享的应用，shmget()可能是更好的选择。对于需要映射文件或者更简单的共享内存需求，mmap()则可能更适合。