c++ - 为堆栈和堆指针重新分配内存

Question

我开发了一个阻塞队列类如下

class Blocking_queue
{
public:
    Blocking_queue();

    int put(void* elem, size_t elem_size);
    int take(void* event);

    unsigned int get_size();

private:

    typedef struct element
    {
        void* elem;
        size_t elem_size;
        struct element* next;
    }element_t;

    std::mutex m_lock;
    std::condition_variable m_condition;
    unsigned int m_size;
    element_t* m_head;
    element_t* m_tail;

};

我希望该类尽可能通用，所以我使用了一个空指针，该指针在元素添加到队列时分配并在从队列中移除时释放。

int Blocking_queue::take(void* event)
{
    element_t* new_head = NULL;
    int ret = 0;

    // Queue empty
    if(nullptr == m_head)
    {
        // Wait for an element to be added to the queue
        std::unique_lock<std::mutex> unique_lock(m_lock);
        m_condition.wait(unique_lock);
    }

    if(nullptr == realloc(event, m_head->elem_size))
    {
        ret = -1;
    }
    else
    {
        // Take element from queue
        memcpy(event, m_head->elem, m_head->elem_size);
        ret = m_head->elem_size;
        new_head = m_head->next;
        free(m_head->elem);
        free(m_head);
        m_head = new_head;
        if(nullptr == m_head)
        {
            m_tail = nullptr;
        }
        m_size -= 1;
    }
    return ret;
}

如果队列为空，take() 函数会等待 m_condition 直到添加新元素。

必须在释放元素之前提供一个指针事件来复制元素的内容。

为确保给定指针具有复制元素内容的正确大小，我根据其大小重新分配了指针。

我遇到的问题是它不允许传递函数的语言环境变量，因为它是在堆栈上分配的。

如果我这样做的话

void function()
{
    unsigned int event = 0;

    queue->take(&event);
}

我将在重新分配时遇到无效的旧大小错误。

因此，如果我传递一个空指针或一个分配给堆的变量，它会起作用，但如果我传递一个堆栈变量地址，它就不会起作用。

有没有办法允许将堆栈变量地址传递给take() 函数？

Answer 1

Is there a way to allow stack variable address to be passed to take() function ?

简短的回答是否定的。 malloc()/free()/realloc()只能使用堆分配的内存；它们不适用于堆栈分配的内存。

至于如何解决这个问题，我认为需要重新设计。我的第一个建议是尽可能远离(void *)。 -- void 指针极不安全且难以正确使用，因为编译器对它们指向的内容一无所知，因此当程序员做错事情时不会产生错误；这会导致很多运行时问题。它们更像是一种 C 语言结构，在 C++ 中仍然受支持以提供 C 兼容性，但 C++ 有更好、更安全的方法来做同样的事情。

特别是，如果您的队列中的所有数据元素都应为同一类型，那么显而易见的事情就是使您的 Blocking_queue 类以该类型作为模板参数进行模板化；然后用户可以指定例如Blocking_queue<MyFavoriteDataType>并使用他喜欢的任何类型，并提供易于使用的按值语义(类似于 std::vector 和 friend 提供的语义)

如果你想允许混合不同类型的数据元素，那么最好的做法还是上面的方法，但是为对象定义一个公共(public)基类，然后你可以实例化一个Blocking_queue<std::shared_ptr<TheCommonBaseClass> >。将接受指向该基类的任何子类的任何堆分配对象的共享指针的对象。 (如果你真的需要将共享指针传递给堆栈分配的对象，你可以通过为共享指针定义一个自定义分配器来做到这一点，但请注意，这样做会打开对象生命周期不匹配问题的大门，因为堆栈对象可能会在它们从队列中移除之前被销毁)