如何在c++中使共享内存线程中的容器安全

Question

我用Visual c++ in Visual Studio 2008编写了一个Visual c++ in Visual Studio 2008，它由多个进程和线程使用。

情况是这样的：

一个编写器进程调用dll的"init“方法，此方法在共享内存中创建共享内存并创建boost multi_index容器，并通过调用其插入方法开始推送数据。

容器创建后，多达10个读取器应用程序开始通过调用搜索方法在其中执行搜索操作。

一段时间后(比方说30秒)，编写进程创建了一个删除线程，该线程开始删除容器中的数据(最老的)，频率类似于每秒1次删除操作。

代码的头文件(hpp)如下所示：

class SharedMemoryContainer
{     

private:

    typedef boost::interprocess::allocator<SharedObj, managed_shared_memory::segment_manager> ShmemAllocator;

    typedef multi_index_container<
        SharedObj, 
            indexed_by<    
                random_access<>, 
                ordered_non_unique< member<SharedObj, unsigned _int64, &SharedObj::id >
            >, ShmemAllocator
    > SharedMemoryContainerType;


    struct compare
    {
        unsigned _int64 _compare; 
        int _trackNo;
        compare(unsigned _int64 id, int trackNo) : _compare(id), _trackNo(trackNo) {}
        bool operator()(SharedObj const& item) const {return (item.id == _compare && item.trackNo == _trackNo);};
    };


    static boost::mutex mutex_; // the mutex that i used to synchronize the operations

    /*
    .
    .
    some more variables and methods...
    .
    .
    */

public:

    bool insert (/*.. parameters ..*/); 

    SharedObj search (/*.. parameters ..*/);

    bool delete ();

    /*
    .
    .
    some more variables and methods...
    .
    .
    */
};

在实现(cpp)文件中，我使用互斥对象，如下所示：

boost::mutex SharedMemoryContainer::mutex_; // for the static mutex

// insert new data to shared container
bool SharedMemoryContainer::insert(/*.. parameters ..*/) 
{
    boost::mutex::scoped_lock m(mutex_);
    bool result;
        try
        {
            // Make the insertion here
        }
        catch(interprocess_exception &ex)
        {
            std::cout << "Error in Insert!" << std::endl <<ex.what() << std::endl;
            return false;
        }
    return result;
}

// reader applications perform search in shared container
SharedObj SharedMemoryContainer::search(/*.. parameters ..*/) 
{
    boost::mutex::scoped_lock m(mutex_);

    IndexType& idIndex = myContainer->get<0>();
    IteratorType current = std::find_if(idIndex.begin(), idIndex.end(), compare(id, trackNo));
    /*
    .
    .
    other operations
    .
    .
    */
}

// it always delete the oldest one
bool SharedMemoryContainer::delete() 
{
    boost::mutex::scoped_lock m(mutex_);

    IndexType& idIndex = myContainer->get<0>();
    it first = myContainer->begin();            
    idIndex.erase(first); 
}

这种互斥的用法似乎行不通。因为它总是在不同的时间崩溃(我的意思是它改变了，可能在40秒或5分之后……)

它在compare struct (在search -find_if中被调用)与"access violation unable to read location ..."崩溃，因为删除线程改变了容器，我猜(没有删除线程，它工作得很好)。

如何保持共享的multi_index容器线程/进程的安全和同步？

谢谢..。

编辑：

我还有一个关于互斥的工作逻辑的问题。

据我所知，互斥锁只是锁定代码，以防止多个条目进入代码块，而不是容器本身。例如，在上面的代码中，当读取器应用程序进入"search“方法并锁定容器时，其他任何阅读器应用程序都无法输入代码，但删除线程也可以通过输入" delete”方法来执行任务并更改容器？

那么，如何防止一次对一个共享容器进行多个操作？

Answer 1

如果您在阅读此链接第一段中指出：

编译器和链接器将在DLL源代码文件中声明为全局变量的变量视为全局变量，但加载给定DLL的每个进程都会获得该DLL的全局变量的副本。静态变量的范围仅限于声明静态变量的块。因此，默认情况下，每个进程都有自己的DLL全局变量和静态变量的实例。

这意味着使用DLL的每个进程都将拥有自己独立的互斥体的未共享副本。因此，即使两个进程共享容器，互斥将是独立的，而不是共享的，从而导致数据竞争。

Answer 2

由于您已经将boost作为依赖项，所以最好的操作方法就是从进程间库开始使用互斥对象。手册和示例(这里)。

确保始终使用定时锁定，就像读取器或写入器在保存整个系统死锁时崩溃一样。