c++ - c++11 进程间原子和互斥锁

Question

我有一个 Linux 程序，它产生多个进程（fork）并通过 POSIX 共享内存进行通信。我想让每个进程分配一个 id (0-255)。我的意图是在共享内存区域中放置一个位向量（初始化为零）并原子地比较和交换位以分配一个 id。

有没有一种对 c++11 友好的方法来做到这一点？我可以创建一个原子位集吗？我可以跨进程使用互斥锁吗？我如何确保构造函数在所有进程中被调用一次且仅调用一次？

Answer 1

C++11 线程原语（互斥体、原子等）是线程原语。C++ 标准不引用进程，并且这些工具中的大多数不跨进程互操作。

标准中唯一提到的进程是在一个非规范的符号中表示无锁原子对 IPC 来说是可以的：

无锁的操作也应该是无地址的。也就是说，通过两个不同地址对同一内存位置的原子操作将以原子方式进行通信。实现不应依赖于任何每个进程的状态。此限制允许通过多次映射到进程的内存和两个进程之间共享的内存进行通信。

在这种非规范符号之外，线程原语并非旨在成为实现进程间通信的一种手段。当放置在共享内存中时（除了上面提到的无锁原子）这些对象的行为是未定义的。

Answer 2

您可以在共享内存块内使用互斥锁，但必须将互斥锁声明为 SHARED，因此在共享内存内使用互斥锁并不少见，您可以创建自己的类，非常简单：

class Mutex {
private:
    void *_handle;
public:
    Mutex(void *shmMemMutex,  bool recursive =false, );
    virtual ~Mutex();

    void lock();
    void unlock();
    bool tryLock();
};

Mutex::Mutex(void *shmMemMutex, bool recursive)
{
    _handle = shmMemMutex;
    pthread_mutexattr_t attr;
    ::pthread_mutexattr_init(&attr);
    ::pthread_mutexattr_setpshared(&attr, PTHREAD_PROCESS_SHARED);
    ::pthread_mutexattr_settype(&attr, recursive ? PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE_NP : PTHREAD_MUTEX_FAST_NP);

    if (::pthread_mutex_init((pthread_mutex_t*)_handle, &attr) == -1) {
        ::free(_handle);
        throw ThreadException("Unable to create mutex");
    }
}
Mutex::~Mutex()
{
    ::pthread_mutex_destroy((pthread_mutex_t*)_handle);
}
void Mutex::lock()
{
    if (::pthread_mutex_lock((pthread_mutex_t*)_handle) != 0) {
        throw ThreadException("Unable to lock mutex");
    }
}
void Mutex::unlock()
{
    if (::pthread_mutex_unlock((pthread_mutex_t*)_handle) != 0) {
        throw ThreadException("Unable to unlock mutex");
    }
}
bool Mutex::tryLock()
{
    int tryResult = ::pthread_mutex_trylock((pthread_mutex_t*)_handle);
    if (tryResult != 0) {
        if (EBUSY == tryResult) return false;
        throw ThreadException("Unable to lock mutex");
    }
    return true;
}