Mapping Address Independent Pointer: offset_ptr . Boost , The Boost C++ Libraries BoostBook Documentation Subset , Chapter 16. Boost.Interprocess

Mapping Address Independent Pointer: offset_ptr

При создании общей памяти и памяти картированных файлов для передачи двух процессов сегмент памяти может быть отображен по другому адресу в каждом процессе:

#include<boost/interprocess/shared_memory_object.hpp>
// ...
using boost::interprocess;
//Open a shared memory segment
shared_memory_object shm_obj
   (open_only                    //open or create
   ,"shared_memory"              //name
   ,read_only   //read-only mode
   );
//Map the whole shared memory
mapped_region region
   ( shm                         //Memory-mappable object
   , read_write                  //Access mode
   );
//This address can be different in each process
void *addr = region.get_address();

Это затрудняет создание сложных объектов в картированных регионах: экземпляр класса C++, помещенный в картированную область, может иметь указатель, указывающий на другой объект, также расположенный в картографической области. Поскольку указатель сохраняет абсолютный адрес, этот адрес действителен только для процесса, который поместил объект там, если все процессы не отображают на карте область в одном и том же адресе.

Чтобы иметь возможность имитировать указатели в картированных регионах, пользователи должны использовать offsets (расстояние между объектами) вместо абсолютных адресов. Компенсация между двумя объектами в обозначенной области одинакова для любого процесса, который отображает отображенную область, даже если этот регион помещен в разные базовые адреса. Для облегчения использования офсетов Boost.Interprocess предлагает offset_ptr.


offset_ptr обертывает все фоновые операции, необходимые для создания точечного интерфейса. Интерфейс класса вдохновлен в Boost Smart Pointers, и этот умный указатель сохраняет смещение (расстояние в байтах) между адресом указателя и собственным этим указателем. Представьте структуру в общем 32-битном процессоре:
struct structure
{
   int               integer1;   //The compiler places this at offset 0 in the structure
   offset_ptr<int>   ptr;        //The compiler places this at offset 4 in the structure
   int               integer2;   //The compiler places this at offset 8 in the structure
};
//...
structure s;
//Assign the address of "integer1" to "ptr".
//"ptr" will store internally "-4":
//    (char*)&s.integer1 - (char*)&s.ptr;
s.ptr = &s.integer1;
//Assign the address of "integer2" to "ptr".
//"ptr" will store internally "4":
//    (char*)&s.integer2 - (char*)&s.ptr;
s.ptr = &s.integer2;

Одной из больших проблем offset_ptr является представление нулевого указателя. Нулевой указатель не может быть безопасно представлен как офсет, поскольку абсолютный адрес 0 всегда находится за пределами обозначенной области. Из-за того, что сегмент может быть отображен по другому базовому адресу в каждом процессе, расстояние между адресом 0 и offset_ptr разное для каждого процесса.
Некоторые реализации выбирают офсет 0 (то есть offset_ptr указывая на себя) в качестве нулевого указателя указателя, но это не актуально для многих случаев использования, поскольку много раз структуры, такие как связанные списки или узлы из контейнеров STL указывают на себя (конечный узел в пустом контейнере, например) и 0 офсетное значение необходимо. Альтернатива состоит в том, чтобы хранить, в дополнение к офсету, булеан, чтобы указать, является ли указатель нулевым. Однако это увеличивает размер указателя и вредит производительности.
Следовательно, offset_ptr определяет офсет 1 как нуль-указатель, что означает, что этот класс  не может указать на байт после своего это указателя:
using namespace boost::interprocess;
offset_ptr<char> ptr;
//Pointing to the next byte of it's own address
//marks the smart pointer as null.
ptr = (char*)&ptr + 1;
//ptr is equal to null
assert(!ptr);
//This is the same as assigning the null value...
ptr = 0;
//ptr is also equal to null
assert(!ptr);

На практике это ограничение не важно, поскольку пользователь почти никогда не хочет указывать на этот адрес.
offset_ptr предлагает все операции, похожие на указатели указателей, и случайные_access_iterator typedefs, поэтому он может быть использован в алгоритмах STL, требующих случайных итераторов доступа и обнаруженных с помощью признаков. Дополнительные сведения о членах и операциях класса см. в разделе offset_ptr reference.