C++ std lib , 库和共享内存

Question

如果您想在共享内存中的进程之间共享互斥体，POSIX 线程的 C API 需要设置一个特殊标志 - 请参阅 sem_init()。我真的不知道差异是什么，但我在尝试在共享内存中使用 C++ std::condition_variable 时遇到了问题——它的段错误。我在 C++ 文档或构造函数中看不到任何提及此内容的内容。我想知道如何/是否可以在共享内存中使用 C++ 线程互斥锁。这是我的测试代码供引用。注意 squeue 只是一个简单的 (POD) 静态大小的循环队列，省略了不相关的内容:

#include <iostream>
#include <sys/mman.h>
#include <sys/stat.h>        /* For mode constants */
#include <fcntl.h>           /* For O_* constants */
#include "squeue.h"
#define SHM_FILENAME "/shimmy-foo"
#define SQUEUE_LENGTH 10

typedef struct {
        squeue<int,SQUEUE_LENGTH> queue;
        std::mutex mutex;
        std::condition_variable_any condvar;
} SHM;

int main() {
        int shm_fd = 0;
        SHM * shm_ptr = NULL;
        squeue<int,SQUEUE_LENGTH> * queue = NULL;
        std::mutex * mutex;
        std::condition_variable_any * condvar;

        // Init SHM. ftruncate() will zero area.
        if((shm_fd = shm_open(SHM_FILENAME, O_CREAT|O_RDWR|O_EXCL, S_IREAD|S_IWRITE)) == -1 ) {
            fprintf (stderr, "Could not open shm object. %s\n", strerror(errno));
            return errno;
        }
        else {
            fprintf (stderr, "Open shm OK. %d\n", shm_fd);
        }
        ftruncate(shm_fd, sizeof(SHM));

        // Connect the shmptr pointer to set to the shared memory area,
        // with desired permissions
        if((shm_ptr = (SHM*)mmap(0, sizeof(SHM), PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, shm_fd, 0)) == MAP_FAILED) {
            fprintf (stderr, "Could not map shm. %s\n", strerror(errno));
            return errno;
        }
        else {
        fprintf(stderr, "Mapped shm OK. %p\n", shm_ptr);
        }

        // Create queue and mutex.
        queue = new(&shm_ptr->queue) squeue<int,SQUEUE_LENGTH>();
        mutex = new(&shm_ptr->mutex) std::mutex();
        condvar = new(&shm_ptr->condvar) std::condition_variable_any();

        srand(time(NULL));
        while(true) {
            cout << "Waiting on lock" << endl;
            mutex->lock();
            if(!queue->full()) {
                int value = rand()%100;
                queue->push(value);
                cout << "Pushed " << value << endl;
            } else {
                cout << "Que is full!" << endl;
            };
            condvar->notify_all(); //Seg fault.
            mutex->unlock();
            sleep(1);
        }
    }

Answer 1

我使用了类似的模式，但是，标准互斥锁和条件变量并非设计为在进程之间共享。原因是 POSIX 需要在进程共享互斥锁和条件变量上设置 PTHREAD_PROCESS_SHARED 属性，但标准 C++ 原语不这样做。在 Windows 上，它可能比这更复杂。

您可以尝试使用 boost process shared mutexes和 process shared condition variables反而。或者为 POSIX 接口(interface)创建您自己的包装器。

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也可能是 squeue 破坏了缓冲区以外的内存，覆盖了 struct SHM 内存中的互斥锁和条件变量。我会尝试注释掉推送到队列中的代码，看看您是否仍然遇到崩溃。我在注释掉队列代码的情况下尝试了您的代码，它按预期工作。

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您可能还喜欢使用 condition_variable 而不是 condition_variable_any，因为后者维护自己的互斥锁，但如果您在通知条件变量的同时通知该条件变量，则不需要该互斥锁关联的互斥量已锁定(就像您所做的那样)。