5、在共享内存无指针编程：句柄HANDLE转换为指针

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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。

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        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++?

目录

一、索引如何转换为指针

二、句柄结构

三、代码解读

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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。

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（这里是文档结束）