如何将 stl 对象存储在共享内存（C++）中？答案

【问题标题】：How to store stl objects in shared memory (C++)?如何将 stl 对象存储在共享内存（C++）中？
【发布时间】：2012-08-25 23:46:11
【问题描述】：

我有以下代码模式：

class A {
    double a, b, c;
    ...
};

class B {
    map<int, A> table; // Can have maximum of MAX_ROWS elements.
    ...
};

class C {
    B entries;
    queue<int> d;
    queue<int> e;
    ...
};

现在我想在共享内存中存储一个 C 类型的对象，以便不同的进程可以追加、更新和读取它。我怎样才能做到这一点？（注意：我知道如何在共享内存中存储一个具有固定大小的简单 C 数组。另外，请记住 B.table 可能有任意条目。

【问题讨论】：

这并不容易。对于所有知道共享内存的容器，您需要一个特殊的分配器。在 C++11 中，由于有状态分配器，这更容易实现，但无论如何它都不是微不足道的。
我正在使用 i686-apple-darwin11-llvm-g++-4.2。你们需要有关特定编译器或平台的更多信息吗？

标签： c++ stl shared-memory

【解决方案1】：

使用boost::interprocess，这个库公开了这个功能。

编辑：以下是您需要做的一些更改：

示例已经定义了一个分配器，它将从共享内存块进行分配，您需要将其传递给map 和queue。这意味着您必须更改定义：

class B
{
  map<int, A, less<int>, MapShmemAllocator> table;

  // Constructor of the map needs the instance of the allocator
  B(MapShmemAllocator& alloc) : table(less<int>(), alloc)
  { }
}

对于queue来说，这个有点复杂，因为它实际上只是一个适配器，所以需要将真正的实现类作为模板参数传入：

typedef queue<int, deque<int, QueueShmemAllocator> > QueueType;

现在您的班级C 略有变化：

class C
{
  B entries;
  QueueType d, e;

  C(MapShmemAllocator& allocM, QueueShmemAllocator& allocQ) : entries(allocM), d(allocQ), e(allocQ)
  { }
}

现在从段管理器中，使用分配器构造C 的实例。

C *pC = segment.construct<C>("CInst")(allocM_inst, allocQ_inst);

我认为这应该可以解决问题。注意：您需要提供两个分配器（一个用于queue，一个用于map），不确定您是否可以从同一个段管理器构造两个分配器，但我不明白为什么不能。

【讨论】：

我以前看过。之前没用过，所以有点犹豫。你能否给我一个粗略的想法，告诉我如何修改下面链接上的代码以满足我的要求。 boost.org/doc/libs/1_37_0/doc/html/interprocess/…

【解决方案2】：

这可能很棘手。对于初学者，您需要一个自定义分配器：Boost Interprocess 有一个，我将从它开始。在您的确切示例中，这可能就足够了，但更一般地说，您需要确保所有子类型也使用共享内存。因此，如果你想从一个字符串，该字符串还需要一个自定义分配器，这意味着它的类型与std::string 不同，您不能复制或从 std::string 分配给它（但您可以使用两个迭代器构造函数，例如：

typedef std::basic_string<char, std::char_traits<char>, ShmemAllocator> ShmemString;
std::map<ShmemString, X, std::less<ShmemString>, ShmemAllocator> shmemMap;

访问如下：

shmemMap[ShmemString(key.begin(), key.end())] ...

当然，您定义的进入地图的任何类型也必须使用任何分配的共享内存：Boost Interprocess 有一个 offset_ptr 这可能会有所帮助。

【讨论】：

【解决方案3】：

在共享内存中构建和使用 STL 对象并不棘手（尤其是使用 boost::interprocess 包装器）。当然，您还应该使用同步机制（对于 boost 的 named_mutex 也不是问题）。

真正的挑战是在共享内存中保持 STL 对象的一致性。基本上，如果其中一个进程在错误的时间点崩溃，它会给其他进程留下两个大问题：

锁定的互斥锁（可以使用棘手的 PID 到互斥锁映射、强大的互斥锁（如果可用）、定时互斥锁等来解决。
处于不一致状态的 STL 对象（例如，erase() 过程中的半更新映射结构）。一般来说，这还不能恢复，您需要从头开始销毁并重新构建共享内存区域中的对象（可能还会杀死所有其他进程）。您可能会尝试在您的应用程序中拦截所有可能的外部信号，并祈祷一切顺利，并且处理过程永远不会在糟糕的时刻失败。

在决定在系统中使用共享内存时请记住这一点。

【讨论】：