將 C++ object 指針傳遞給 C++ class 通過 C++/CLI

Question

我有一個特殊的問題，我似乎無法在最小的工作示例中重現。 我必須處理一個大型遺留代碼框架，並從我的 scope 中修改所有這些。 為了處理它，我必須應用一些特定的模式。

代碼庫概述

我有一個托管的 C# 應用程序（.NET 5.0）。 在這個應用程序中，我需要運行一些 C++ 代碼。 為此，（遺留代碼的一部分）有一個 CLI 包裝器項目。 基於配置，這個遺留框架使用包裝器來實例化 C++ 類，並對其調用方法並處理結果，然后銷毀所有 C++ 類。 這一切都在這個遺留框架中給出，並且改變它超出了我當前的 scope 。 這個 CLI 包裝器只允許我將字符串作為參數傳遞給它創建的 C++ 類。

問題的根源

每隔幾秒就會重復調用 C++ 代碼。 它應該快速響應。 我的 C++ 代碼需要從磁盤加載一些大文件（大約 400 MB）並處理它，這需要相當長的時間。 由於每次都會重新創建 C++ 類，因此每次加載文件都會消耗大量時間，這是不可接受的。 由於該數據基本上是恆定的，因此我嘗試在程序初始化期間加載一次。 然后我將一個指針傳遞給我的 C++ class 然后可以使用 object。 當 C++ class 被破壞時，object 將保留在 memory 中，以便以后再次使用。

更復雜的是，我需要一個相當大的庫來讀取和處理我的文件。 如果我讓 CLI 包裝器依賴於此，它將無法編譯。 我可以想象這是因為 CLI 的東西。 因此，我使用了一個void指針，因此包裝器不必知道指針背后的實際類型。 我的 C++ 所在的項目有這個大型庫作為依賴項。 這一切都編譯得很好。

我的解決方案

我對 CLI 包裝器做了一個小擴展，以創建 object，它從磁盤讀取我的文件並將信息保存在 memory 中。 這個 object 是使用CreateInformationObject()方法創建的。 ptr_native是一個智能指針，用於在托管代碼中使用本機對象。 它的類型是： CAutoNativePtr<std::shared_ptr<void>> ptr_native 。 創建我的 object 看起來像：

// Create a shared_ptr on dynamic memory (i.e. heap).
std::shared_ptr<void>* objectPointer = new std::shared_ptr<void>();

// Load the module and store a shared pointer pointing to it in the dynamic memory.
*objectPointer = CppConsumerStuff::CppConsumer::CreateInformationObject(value);

// Load the module and store a shared pointer pointing to it in the dynamic memory.
ptr_native.Attach(objectPointer);

然后，由於遺留框架，我嘗試了這個長鏡頭：將指針地址轉換為string ，通過框架將其傳遞給我的 C++ class 並將其轉換回指向 ZA8CFDE6331BD59EB26666F8911CB4 的實際類型的指針。

這就像（在我的 CLI 包裝器擴展中）：

//Cast void pointer to string.
String^ CliStorage::GetPointerString()
{
    std::stringstream ss;
    ss << (*ptr_native).get();  // Pointer to hex string.
    std::string ptr_string = ss.str();
    return StringToManaged(ptr_string);
}

最后，（在我的 C++ 類中），我將此指針字符串轉換回指向實際 object 的指針：

void DoWorkOnLargeObject(std::string ptr_string)
{
    // Cast pointer to usable type
    uint64_t raw_ptr = 0; // Define int size depending on system architecture.
    std::stringstream ss;
    ss << std::hex << ptr_string;
    ss >> raw_ptr; //Hex string to int.
    cppObjectPtr = reinterpret_cast<void*>(raw_ptr);
    LargeLibrary::ActualObjectType* cppObjectPtrCasted = static_cast<LargeLibrary::ActualObjectType*>(cppObjectPtr);
    
    // Use the object.
    cppObjectPtrCasted->GetDataStuff();
    // Rest of code doing work...
}

我的結果

我在 Visual Studio 2019 中構建了所有這些。當我創建調試版本時，一切正常:)。 但是，當我創建發布版本時，它不起作用並引發以下異常：``

最小的工作示例

我試圖創建一個最小的工作示例。 有和沒有大型外部庫。 但是，在我的最小工作示例中，無論構建類型（調試/發布）如何，它總是有效。

我的問題

所以我的問題是：我的最小工作示例是否偶然起作用，我是否依賴於未定義的行為？ 或者這個概念（不管它有多丑陋）是否真的有效？ 如果是未定義的行為，請解釋一下，我想學習。 如果它應該工作，問題在於遺留框架，我將對此進行調查。

我知道這些是非常難看的模式，但我試圖用我的 scope 中的方法來獲得一些東西。

謝謝

Answer 1

我不是這方面的專家，所以請謹慎對待我的建議。 在我看來，由於 memory 保護（禁止程序僅訪問未分配給它們的 memory），在進程之間直接共享 memory 地址通常會失敗。

您可以使用共享 memory 。 這是在進程之間共享的 memory。 通常人們會使用它在並發進程之間共享 memory 但這絕不是必要的（並且沒有競爭訪問實際上是有益的）。 Wikipedia 列出了 boost 和 Qt 作為對共享 memory 實現跨平台支持的庫的示例。

查看用於共享 memory的 boost 文檔，它說“由於共享 memory 具有 kernel 或文件系統持久性，用戶必須明確地銷毀它，因為它應該在調用之間持久化。 請注意，您應該以其他方式刪除共享的 memory，因為它會持續存在。

改編文檔中的示例，它可能看起來像這樣：

#include <boost/interprocess/shared_memory_object.hpp>
#include <boost/interprocess/mapped_region.hpp>
#include <cstring>
#include <cstdlib>
#include <string>

constexpr auto shm_name = "SharedMemoryCLI";
using namespace boost::interprocess;

auto create_shared_memory() {
    // Compute your data and calculate the size needed:
    shared_memory_object shm {create_only, shm_name, read_write};

    // Either use an upper bound for the size needed or compute your data before.
    shm.truncate(data_size);

    //Map the whole shared memory in this process
    mapped_region region{shm, read_write};

    // Either write your data directly to region.get_address():
    compute_data_to(region.get_address());
    // Or have the data already computed and memcopy it:
    std::memcpy(region.get_address(), data_ptr, data_size);
    return region;
}

auto obtain_memory_region() {
   try {
      shared_memory_object shm{open_only, shm_name, read_only};
      return mapped_region {shm, read_only};
   } catch(const std::exception &er) {
      // One should probably check if this is the "right" exception but boost does not say what type it uses here...
      return create_shared_memory();
   }
}

int main(int argc, char *argv[])
{
   region = obtain_memory_region();
   static_cast<char*>(region.get_address()); // can be used as a to your data.
   return 0;
}

請注意，您可能必須以其他方式（或者可能只是該區域的前 8 個字節）保留共享 memory 的確切大小。 然后，您可能必須以某種方式將char*恢復為您想要的類型，但我認為reinterpret_cast應該在這里工作。

上面的代碼未經測試，我不做任何保證，但我非常有信心它應該以這種方式大致工作，並且與共享指針一樣快（如果這樣的話）。 在以任何方式應用之前，您真的應該閱讀https://www.boost.org/doc/libs/1_48_0/doc/html/interprocess/sharedmemorybetweenprocesses.html的全部內容。