共享内存的创建和使用

以下是对 ShareMemoryPubManager::CreateShm 函数的详细解读，结合代码逻辑和 Windows 共享内存机制分析：

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​1. 函数功能概述​

该函数用于创建并映射一个共享内存区域，将其封装到自定义结构体 SwathShareMemory 中，并存储到成员变量 m_shmQueue 中。核心步骤包括：

• ​构造共享内存名称​：基于 shm_prefix 和 shm_id 生成唯一标识。
• ​创建文件映射对象​：调用 CreateFileMapping 创建共享内存。
• ​映射内存视图​：通过 MapViewOfFile 获取指向共享内存的指针。
• ​初始化并存储元数据​：将句柄、指针等信息保存到 SwathShareMemory 结构体。

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​2. 关键代码解析​

​​（1）共享内存名称构造​

std::string shm_name = shm_prefix + std::to_string(shm_id) + ".shm";
_bstr_t t = shm_name.c_str();      // 转换为宽字符
wchar_t *pwchar = (wchar_t *)t;
std::wstring result = pwchar;      // 最终名称（Windows API 需宽字符）

• ​目的​：Windows 文件映射 API 要求名称使用宽字符（LPCWSTR）。
• ​潜在风险​：若 shm_prefix 包含非 ASCII 字符，转换可能乱码。建议显式使用 std::wstring 避免转换1。

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​​（2）处理共享内存大小​

DWORD dwMaximumSizeHigh = 0;
DWORD dwMaximumSizeLow = (DWORD)shm_size;
if (shm_size > 0xFFFFFFFF) {       // 0xFFFFFFFF = 4GB
    dwMaximumSizeLow = 0xFFFFFFFF;
    dwMaximumSizeHigh = shm_size >> 32; // 取高 32 位
}

• ​原因​：CreateFileMapping 要求将 64 位大小拆分为两个 32 位参数（DWORD）。
• ​限制​：最大支持 16EB（理论上），但实际受系统资源限制4。

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​​（3）创建文件映射对象​

HANDLE shm_fd = CreateFileMapping(
    INVALID_HANDLE_VALUE,   // 使用系统分页文件（非物理文件）
    NULL,                   // 默认安全属性
    PAGE_READWRITE,         // 读写权限
    dwMaximumSizeHigh,      // 内存大小（高 32 位）
    dwMaximumSizeLow,       // 内存大小（低 32 位）
    result.c_str()          // 共享内存名称
);

• ​关键参数​：
  • INVALID_HANDLE_VALUE：表示共享内存由系统分页文件支持，而非磁盘文件。
  • PAGE_READWRITE：允许读写访问。
• ​错误处理​：返回 NULL 表示失败（需用 GetLastError() 获取详细错误码）4。

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​​（4）映射内存视图​

char *shm_data = (char*)MapViewOfFile(
    shm_fd,                 // 文件映射对象句柄
    FILE_MAP_READ | FILE_MAP_WRITE, // 读写权限
    0, 0,                   // 映射偏移量（从文件头开始）
    0                       // 映射全部大小
);

• ​作用​：将共享内存映射到当前进程的地址空间。
• ​失败处理​：关闭句柄 CloseHandle(shm_fd) 并返回错误。

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​​（5）初始化元数据​

SwathShareMemory shm;
shm.m_handle = shm_fd;      // 文件映射句柄
shm.m_ptr = shm_data;       // 共享内存指针
shm.m_name = result;        // 共享内存名称
shm.m_status = ShareMemoryStatus::kProcessDone; // 状态标记

resetFreeFlag(&shm);        // 初始化状态标志（自定义函数）
resetFrameFlag(&shm);       // 同上

m_shmQueue[shm_id] = std::move(shm); // 存储到队列

• ​关键操作​：
  • resetFreeFlag 和 resetFrameFlag 可能是初始化共享内存头部状态（未提供实现）。
  • 使用 std::move 避免复制开销。

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​3. 潜在问题与改进建议​

​问题点​

1. ​资源泄漏​：
   • 若 MapViewOfFile 失败，已正确关闭句柄 shm_fd。
   • ​缺失​：成功时未在析构中释放 shm_fd 和 shm_data（需在类析构函数中添加 UnmapViewOfFile 和 CloseHandle）。
2. ​线程安全​：
   • 对 m_shmQueue 的写操作未加锁，多线程并发调用可能导致竞争。
3. ​名称冲突​：
   • 不同进程使用相同 shm_name 可访问同一共享内存，但若名称全局不唯一，可能意外覆盖。
4. ​大小限制​：
   • 32 位进程的单个映射视图最大 2GB（需分块映射）4。

​改进建议​

// 析构函数中释放资源
ShareMemoryPubManager::~ShareMemoryPubManager() {
    for (auto& [id, shm] : m_shmQueue) {
        UnmapViewOfFile(shm.m_ptr);
        CloseHandle(shm.m_handle);
    }
}

// 线程安全：访问 m_shmQueue 时加锁
std::mutex mtx;
mtx.lock();
m_shmQueue[shm_id] = std::move(shm);
mtx.unlock();

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​4. 共享内存生命周期​

​阶段​	​操作​	​API/操作​
​创建​	生成文件映射对象	CreateFileMapping
​映射​	关联进程地址空间	MapViewOfFile
​使用​	读写数据	通过 shm_data 指针访问
​释放​	解除映射并关闭句柄	UnmapViewOfFile + CloseHandle

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​总结​

• ​核心流程​：构造名称 → 创建映射 → 映射视图 → 存储元数据。
• ​关键机制​：依赖 Windows 文件映射 API 实现跨进程共享内存。
• ​注意事项​：务必在析构中释放资源、确保名称全局唯一、处理大内存分块映射4,1。

bool ShareMemoryPubManager::CreateShm(size_t shm_id, size_t shm_size, const std::string &shm_prefix)
{
    std::string shm_name = shm_prefix + std::to_string(shm_id) + ".shm";

    _bstr_t t = shm_name.c_str();
    wchar_t *pwchar = (wchar_t *)t;
    std::wstring result = pwchar;

    DWORD dwMaximumSizeHigh = 0;
    DWORD dwMaximumSizeLow = (DWORD)shm_size;
    if (shm_size > 0xFFFFFFFF)
    {
        dwMaximumSizeLow = 0xFFFFFFFF;
        dwMaximumSizeHigh = shm_size >> 32;
    }

    _length = shm_size;

    HANDLE shm_fd = CreateFileMapping(INVALID_HANDLE_VALUE, // 使用无效句柄
                                      NULL,                 // 安全性默认
                                      PAGE_READWRITE,       // 读写权限
                                      dwMaximumSizeHigh,    // 高位DWORD
                                      dwMaximumSizeLow,     // 地位DWORD
                                      result.c_str()        // 共享内存名称
    );

    if (shm_fd == NULL)
    {
        cout << "创建共享内存失败！" << endl;
        return false;
    }

    char *shm_data = (char *)MapViewOfFile(shm_fd, FILE_MAP_READ | FILE_MAP_WRITE, 0, 0, 0);

    if (shm_data == NULL)
    {
        CloseHandle(shm_fd);

        cout << "映射共享内存失败！" << endl;
        return false;
    }

    SwathShareMemory shm;

    shm.m_handle = shm_fd;
    shm.m_swathID = -1;
    shm.m_ptr = shm_data;
    shm.m_name = result;
    shm.m_status = ShareMemoryStatus::kProcessDone;

    resetFreeFlag(&shm);
    resetFrameFlag(&shm);

    m_shmQueue[shm_id] = std::move(shm);

    return true;
}