共有メモリ
高速な IPC です。
「共有メモリ」はCoddyKit上の無料C Academyレッスンです。 これはレッスン2/4です。 下記で完全なレッスンを無料で読むことができます。その後、ブラウザ内の組み込みコードエディタと24時間対応のAIチューターでハンズオン演習できます。 これはC Academy学習パスの一部であり、ウェブとCoddyKitアプリ全体で進捗が同期されます。 C Academyコースには全4レッスンが含まれています。
共有メモリによる高速 IPC
共有メモリを使うと、複数のプロセスが同じ物理メモリ領域をそれぞれのアドレス空間にマッピングできます。データをカーネル経由でコピーしないため、IPC の中で最も高速な方式です。
高速である理由
パイプやソケットでは、データを一方のプロセスからカーネルへ、さらに戻す形でコピーします。共有メモリではこの処理を省略できます。一度マッピングすれば、プロセスは同じバイト列をコピーなしで直接読み書きできます。
POSIX と System V
API には 2 種類あります。
- POSIX：
shm_open+mmap。ファイルに似た現代的な API です - System V：
shmget+shmat。キーを使う古い API です
新しいコードでは、一般に POSIX が推奨されます。
手順 1：オブジェクトを作成する
shm_open は名前付き共有メモリオブジェクトを作成または開き、ファイルディスクリプタを返します。名前は /myshm のようにスラッシュで始めます。
#include <sys/mman.h>
#include <fcntl.h>
int create_shm(const char *name) {
int fd = shm_open(name, O_CREAT | O_RDWR, 0666);
return fd; /* -1 on error */
}手順 2：サイズを設定する
新しく作成した共有オブジェクトの長さは 0 です。マッピングする前に、ftruncate でサイズを設定します。
#include <unistd.h>
#include <stddef.h>
int size_shm(int fd, size_t bytes) {
return ftruncate(fd, (off_t)bytes); /* set the region size */
}手順 3：マッピングする
mmap はオブジェクトをプロセスのアドレス空間にマッピングし、通常のメモリと同じように使用できるポインタを返します。
#include <sys/mman.h>
#include <stddef.h>
void *map_shm(int fd, size_t bytes) {
void *p = mmap(NULL, bytes, PROT_READ | PROT_WRITE,
MAP_SHARED, fd, 0);
return p; /* MAP_FAILED on error */
}読み書きする
マッピングした後は、ポインタをデリファレンスするだけです。共有メモリ上の struct は、同じオブジェクトをマッピングしたすべてのプロセスから見える状態になります。
#include <string.h>
typedef struct { int counter; char text[64]; } Shared;
void producer(Shared *s) {
s->counter = 42;
strcpy(s->text, "hello from producer");
}MAP_SHARED は必須
書き込みをほかのプロセスから見えるようにするには、MAP_SHARED を渡す必要があります。MAP_PRIVATE はコピーオンライト方式のプライベートなマッピングを作成するため、ほかのプロセスからは変更が見えません。
同期は自分で行う
共有メモリには同期機能が組み込まれていません。調整せずに使用すると、競合状態によって 2 つのプロセスがデータを破壊する可能性があります。セマフォ、mutex、アトミック操作で保護してください。
名前付きセマフォを使う
POSIX の名前付きセマフォ（sem_open）でアクセスを調整できます。データを生成する側は準備ができたときに post し、消費する側は読み取る前に wait します。
#include <semaphore.h>
#include <fcntl.h>
sem_t *open_sem(const char *name) {
return sem_open(name, O_CREAT, 0666, 0); /* initial value 0 */
}
/* producer: sem_post(s); consumer: sem_wait(s); */後処理
必ずリソースを解放してください。
munmapで領域のマッピングを解除します- ディスクリプタを
closeします shm_unlinkで名前付きオブジェクトを削除します
これを行わないと、プロセス終了後もオブジェクトが /dev/shm に残ります。
#include <sys/mman.h>
#include <unistd.h>
#include <stddef.h>
void cleanup(void *p, size_t bytes, int fd, const char *name) {
munmap(p, bytes);
close(fd);
shm_unlink(name);
}理解度チェック
共有メモリについての理解度を確認しましょう。
まとめ
IPC の中で最も高速な共有メモリについて学びました。
shm_open、ftruncateの順に呼び出し、その後MAP_SHAREDを指定してmmapします- ポインタをデリファレンスして共有データを読み書きします
- 同期処理（セマフォなど）は自分で追加する必要があります
- munmap、close、shm_unlink で後処理を行います
よくある質問
「共有メモリ」レッスンは無料ですか？
はい。「共有メモリ」の完全なテキストはこのウェブで無料で読めます。インタラクティブに演習し（組み込みコードエディタと24時間対応のAIチューター）、C Academyコースの残りをアンロックするには、CoddyKit PROにアップグレードしてください。 C Academyコースには全4レッスンが含まれています。
「共有メモリ」で何を学びますか？
高速な IPC です。 ブラウザで直接実行するハンズオンコードでC Academyを演習し、24時間対応のAIチューターがレッスンを進める中での質問に答えます。
C Academyを始めるのに経験は必要ですか？
事前経験は必要ありません。CoddyKitのC Academyは初級者から上級者向けに構成されているため、ここから始めるか最初から始めて、自分のペースで進むことができます。 これはレッスン2/4です。
「共有メモリ」レッスンにはどのくらい時間がかかりますか？
ほとんどのCoddyKitレッスンは約5～10分かかります。各レッスンはコンパクトでインタラクティブなので、着実に進歩し、ウェブとアプリ全体で正確に前回の場所から再開できます。
このC Academyレッスンでコードを書いて実行できますか？
はい。すべてのC Academyレッスンに組み込みコードエディタが含まれているため、ブラウザでリアルコードを書いて実行し、即座のAIフィードバックを取得できます。ローカル設定は不要です。