Python中共享内存封装为类后无法正常工作的问题排查

我正在使用Python的multiprocessing.shared_memory模块在同一计算机的进程间快速传输图片。直接编写共享内存代码时一切正常，但封装为类后无法运行，报错：
Process finished with exit code -1073741510 (0xC000013A: interrupted by Ctrl+C)

可正常运行的代码： #

import numpy as np
from multiprocessing import shared_memory
import cv2

w, h = 1920, 1080
shm = shared_memory.SharedMemory(create=True, name="SharedVideoBuffer", size=w*h*3)
im = np.ndarray((h, w, 3), dtype=np.uint8, buffer=shm.buf)

image = cv2.imread("19201080.jpg")

while True:
    im[:] = image

报错的封装代码： #

import numpy as np
from multiprocessing import shared_memory
import cv2

w, h = 1920, 1080


class SharedMemImagePub:
    def __init__(self):
        shm = shared_memory.SharedMemory(create=True, name="SharedVideoBuffer", size=w * h * 3)
        self.im = np.ndarray((h, w, 3), dtype=np.uint8, buffer=shm.buf)

    def publish_image(self, cv_image):
        self.im[:] = cv_image


if __name__ == '__main__':
    shmem_image_pub = SharedMemImagePub()
    image = cv2.imread("19201080.jpg")
    while True:
        shmem_image_pub.publish_image(image)

问题原因 #

核心是SharedMemory对象的生命周期管理问题：

• 非封装代码中，shm是全局变量，始终保持引用，不会被Python垃圾回收机制销毁，共享内存资源一直有效。
• 封装后的代码里，__init__方法中的shm是局部变量，初始化完成后就失去了引用，Python的垃圾回收会自动关闭这个共享内存对象。后续操作self.im（依赖共享内存的buffer）时，由于底层资源已被释放，会触发进程异常退出，表现为类似Ctrl+C中断的错误码。

修复后的代码 #

将shm保存为类的实例属性，维持对SharedMemory对象的引用，避免被垃圾回收：

import numpy as np
from multiprocessing import shared_memory
import cv2

w, h = 1920, 1080


class SharedMemImagePub:
    def __init__(self):
        # 将shm保存为实例属性，维持引用
        self.shm = shared_memory.SharedMemory(create=True, name="SharedVideoBuffer", size=w * h * 3)
        self.im = np.ndarray((h, w, 3), dtype=np.uint8, buffer=self.shm.buf)

    def publish_image(self, cv_image):
        self.im[:] = cv_image
        
    def close(self):
        # 可选：添加关闭方法，退出时手动释放共享内存
        self.shm.close()
        self.shm.unlink()


if __name__ == '__main__':
    shmem_image_pub = SharedMemImagePub()
    image = cv2.imread("19201080.jpg")
    try:
        while True:
            shmem_image_pub.publish_image(image)
    except KeyboardInterrupt:
        # 捕获Ctrl+C，手动释放资源
        shmem_image_pub.close()

内容的提问来源于stack exchange，提问作者kevinlinxc