5、在共享内存无指针编程：句柄HANDLE转换为指针
我的github：codetoys，所有代码都将会位于ctfc库中。已经放入库中我会指出在库中的位置。
这些代码大部分以Linux为目标但部分代码是纯C++的，可以在任何平台上使用。
共享内存里面不能用指针，只能用索引，在windows上经常称之为句柄（当然实际上句柄也并非索引，而是个抽象ID），我在这个系统里使用HANDLE这个名字（因为我是windows出身）。
但是我们真的要无指针编程吗？那还要什么++?
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一、索引如何转换为指针
没有指针当然是很困难的，不过我们是C++啊，我们可以把索引包装得跟指针差不多。
但是索引只有一个整数偏移量，而转为指针必须知道起始地址，怎么传递起始地址？增加参数还能当指针使用吗？这要怎么搞呢？
但是我们是共享内存呀！共享内存是公共资源，不可能随意创建，系统内的共享内存都是被管理的，我们只需要给每个共享内存一个唯一的名字，用全局变量保存其起始地址，那么就可以把索引转换为指针而不需要额外的参数了。（这算是一个花招吧）
前面介绍共享内存管理接口的时候，提到了共享内存的名字，除了名字，还有一个PI（指针索引），每个共享内存块都有预定义的唯一的名字和索引，另外有一个全局数组存储共享内存入口地址。
二、句柄结构
template<typename T, int PI_N >
struct T_HANDLE_ARRAY
{
T_SHM_SIZE handle;
T_HANDLE_ARRAY(T_SHM_SIZE h = -1) :handle(h) {}
T_HANDLE_ARRAY(T_HANDLE_ARRAY const& tmp) :handle(tmp.handle) {}
typedef random_access_iterator_tag iterator_category;
typedef T* pointer;
typedef T element_type;
typedef T value_type;
typedef long difference_type;
typedef long offset_type;
typedef T& reference;
bool operator<(T_HANDLE_ARRAY const& tmp)const { return handle < tmp.handle; }
T_HANDLE_ARRAY operator + (long n)const
{
T_HANDLE_ARRAY tmp;
tmp.handle = handle + n;
return tmp;
}
T_HANDLE_ARRAY operator - (long n)const
{
T_HANDLE_ARRAY tmp;
tmp.handle = handle - n;
return tmp;
}
T_SHM_SIZE operator - (T_HANDLE_ARRAY const& tmp)const { return handle - tmp.handle; }
T_HANDLE_ARRAY& operator += (T_SHM_SIZE n) { handle += n; return *this; }
T_HANDLE_ARRAY& operator ++ () { ++handle; return *this; }
T_HANDLE_ARRAY& operator -- () { --handle; return *this; }
T_HANDLE_ARRAY& operator = (T_HANDLE_ARRAY const& tmp) { handle = tmp.handle; return *this; }
bool operator == (T_HANDLE_ARRAY const& tmp)const { return handle == tmp.handle; }
bool operator != (T_HANDLE_ARRAY const& tmp)const { return !((*this) == tmp); }
T& operator * ()const
{
return *operator ->();
}
T* operator -> ()const
{
if (0 == PI_N)throw "SHM PI_N=0";
struct_T_ARRAY_VMAP_S* pvmap = (struct_T_ARRAY_VMAP_S*)GET_PP_VMAP(PI_N);
shm_private_data* paddrmap = &GET_SHM_PRIVATE_DATA(PI_N);
for (long i = 0; i < pvmap->size; ++i)
{
if (pvmap->m_vmaps[i].handle_begin <= handle && handle < pvmap->m_vmaps[i].handle_end)
{
if (pvmap->size > paddrmap->addr_map_size)
{
if (0 != paddrmap->thread_mutex.lock())throw "paddrmap->thread_mutex.lock error";
if (pvmap->size > paddrmap->addr_map_size)
{
for (long j = paddrmap->addr_map_size; j < pvmap->size; ++j)
{
char* p = CShmMan::ConnectByID(pvmap->m_vmaps[j].shm_id, false);
if (NULL == p)
{
thelog << "连接共享内存失败 shmid = " << pvmap->m_vmaps[j].shm_id << " 错误信息：" << strerror(errno) << ende;
throw "连接共享内存失败";
}
if (((unsigned long)p) % 8 != 0)
{
thelog << "地址对齐错误" << ende;
throw "地址对齐错误";
}
char buf[256];
sprintf(buf, "连接共享内存 %d %ld shm_id %d addr %p", PI_N, j, pvmap->m_vmaps[j].shm_id, p);
thelog << buf << endi;
paddrmap->AddShmMap(pvmap->m_vmaps[j].shm_id, p);
}
}
else
{
thelog << "已经被其它线程处理" << endi;
}
if (0 != paddrmap->thread_mutex.unlock())throw "paddrmap->thread_mutex.unlock error";
}
return (T*)paddrmap->shm_addr_map[i].second + handle - pvmap->m_vmaps[i].handle_begin;
}
if (i == pvmap->size - 1 && handle == pvmap->m_vmaps[i].handle_end)
{
thelog << "刚好越过最后一个 " << handle << " " << (T*)paddrmap->shm_addr_map[i].second + handle - pvmap->m_vmaps[i].handle_begin << endi;
//return (T *)paddrmap->shm_addr_map[i].second+handle-pvmap->m_vmaps[i].handle_begin;
}
}
char buf[2048];
sprintf(buf, "->无效的句柄 PI_N=%d handle=%ld", PI_N, handle);
theLog << "shmArray.h T_HANDLE_ARRAY" << buf << ende;
ShowVMapPrivateData();
abort();
return NULL;
}
static T_SHM_SIZE _me(T const* p, bool not_throw = false)
{
char buf[256];
struct_T_ARRAY_VMAP_S* pvmap = (struct_T_ARRAY_VMAP_S*)GET_PP_VMAP(PI_N);
shm_private_data* paddrmap = &GET_SHM_PRIVATE_DATA(PI_N);
for (long i = 0; i < pvmap->size; ++i)
{
if ((T*)paddrmap->shm_addr_map[i].second <= p && p < (T*)paddrmap->shm_addr_map[i].second + pvmap->m_vmaps[i].handle_end - pvmap->m_vmaps[i].handle_begin)
{
return p - (T*)paddrmap->shm_addr_map[i].second + pvmap->m_vmaps[i].handle_begin;
}
if (i == pvmap->size - 1 && p == (T*)paddrmap->shm_addr_map[i].second + pvmap->m_vmaps[i].handle_end - pvmap->m_vmaps[i].handle_begin)
{
thelog << "刚好越过最后一个 " << p << " " << p - (T*)paddrmap->shm_addr_map[i].second + pvmap->m_vmaps[i].handle_begin << endi;
//return p-(T *)paddrmap->shm_addr_map[i].second+pvmap->m_vmaps[i].handle_begin;
}
}
if (not_throw)return -1;
else
{
sprintf(buf, "_me无效的地址 %p", p);
throw buf;
}
}
static void ShowVMapPrivateData()
{
struct_T_ARRAY_VMAP_S* pvmap = (struct_T_ARRAY_VMAP_S*)GET_PP_VMAP(PI_N);
shm_private_data* paddrmap = &GET_SHM_PRIVATE_DATA(PI_N);
long i, j;
theLog << endl;
theLog << "pvmap->size=" << pvmap->size << endl;
for (i = 0; i < pvmap->size; ++i)
{
theLog << i << " : begin=" << pvmap->m_vmaps[i].handle_begin << " end=" << pvmap->m_vmaps[i].handle_end << endl;
}
theLog << "paddrmap->addr_map_size=" << paddrmap->addr_map_size << endl;
for (j = 0; j < paddrmap->addr_map_size; ++j)
{
theLog << j << " : " << paddrmap->shm_addr_map[j].first << " - " << (long)paddrmap->shm_addr_map[j].second << endl;
}
theLog << endi;
}
};
三、代码解读
这个代码是个模板，参数是指向的类型和入口指针的索引。
主要部分是自定义的指针类，符合随机迭代器概念要求，可以用在STL算法里。
复杂的代码部分是在没有连接是自动去连接。由于每个共享内存结构其实是可扩展的，是多个共享内存的串联，因此代码比较复杂。数据的索引是连续的，但不同分块的连接地址并不相同，因此需要一个分块映射表。还要考虑多线程保护。如果没有分块问题，操作会简单很多，只需要根据PI_N获取入口地址，判断是否需要连接，然后就能转换为指针了。
（这里是文档结束）
原文地址：https://blog.csdn.net/2301_77171572/article/details/140457736
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