进程间通信：传递 C 风格的结构与 C++ 对象

Question

警告/免责声明：

这个问题包含了heresay，但在我过去半小时左右的小调查中，我无法找到以下声明的答案。我只是好奇这里是否有人已经知道这一点。

这个问题没有代码。只是技术问题。

背景：

我有一个遗留应用程序，它使用在进程之间传递的 C 样式结构进行进程间通信。这很有效，并且已经工作了很多年，甚至在我来到这个星球之前很久：P。

我应该编写一个新的流程来成为这个应用程序的一部分。不知不觉中，我用 C++ 编写了它，假设我们使用的任何 IPC 都可以处理这个问题。不幸的是，后来我（从同事那里）发现现有的基础设施只能传递 C 风格的结构体。

“未经证实”的声明/声明：

此外，一位同事列出了在这种情况下 C++ 是一个糟糕选择的以下原因。

1. C++ 对象有虚表。C 风格的结构只是变量和值。因此，C 风格的结构可以在进程之间传递，而 C++ 对象则不能。

2. 使用 C 风格的结构，我们可以嵌入诸如结构大小之类的信息，这样双方都知道期望什么和发送什么，但对于 C++ 对象，这是不可能的，因为“vtable 的大小可能会有所不同”。

3. '如果我们改变编译器，那就更糟了。对于 C++ 对象，我们将有更多的排列来处理。

调查索赔：

不用说，这位同事对C有点偏见，但他比我更有经验，可能知道他在说什么。我是语言不可知论者。但这立即让我想到了。怎么能不能用C++进行进程间通信呢？我用谷歌搜索，第一次点击总是来自 stackoverflow，就像这样：

进程间通信建议

我查看了此处列出的不同 IPC 方法。 https://en.wikipedia.org/wiki/Inter-process_communication#Approaches

我的意思是，我跟进了列表中的每个方法，如管道或共享内存等，每个人都不断指出的唯一警告是，不能像这样传递指针（废话！当然）和一些问题同步可能会蔓延 - je nachdem。

但是我找不到任何可以反驳或证实他的“主张”的东西。（当然，我可以在剩下的时间里继续挖掘。：P）

问题：

1. 他的三个主张真的如此还是只是FUD？考虑到这一点，我想要传递的那些对象中的所有内容也只是 POD 变量和一些 STL 容器，如std::vectorandstd::pair和它们的值（没有指针或任何东西），以及这些变量的 getter。除了虚拟析构函数之外没有任何虚拟函数，它存在是因为我从一个基本消息类继承了所有消息，因为当时我在想可能有一些通用的基本功能。（我现在可以很容易地摆脱这个基类，因为到目前为止还没有真正常见的东西！谢天谢地，出于某种原因，我将消息的解析和格式化保留在一个单独的类中。运气还是远见？：D）

2. 它实际上也让我想知道，编译器如何知道结构何时是 C 样式结构，因为我们在整个项目中都使用 g++ 编译器？是否使用了“virtual”关键字？

3. 我不是在为我的情况寻求解决方案。我可以将这些对象的结果包装到结构中并通过 IPC 传递它们，或者我可以摆脱上面“我的”第 1 点中所述的基类和虚拟析构函数。

不需要 Boost 或任何 C++11 的东西或任何处理此问题的库。在这方面的任何建议都与手头的问题无关。

（ps现在我发布并重新阅读了我发布的内容，我想将任何阅读此内容的读者脑海中可能出现的想法扼杀在萌芽中，那个......我是为了我的知识而问这个问题，而不是与那位同事争论。怀疑是好的，但如果我们都假设其他人的意图是好的，那么对社区会很好。:)）

Answer 1

唯一需要注意的是，每个人都不断指出，不能像这样传递指针（废话！当然）

指针值（以及其他对内存和资源的引用）在进程间确实毫无意义。这显然是虚拟内存的结果。

另一个警告是，虽然 C 标准为结构指定了精确的（特定于平台的）内存布局，但 C++ 标准通常不保证类的特定内存布局。例如，一个进程在成员之间的填充量上不一定与另一个进程一致——即使在同一系统内。C++ 仅保证标准布局类型的内存布局 - 这种保证布局与 C 结构匹配。

...和一些 STL 容器，如 std::vector ...（没有指针或任何东西）

除了在std::array内部使用指针之外的所有标准容器。它们必须这样做，因为它们的大小是动态的，因此必须动态分配数据结构。此外，这些都不是标准布局类。此外，一个标准库实现的类定义不能保证与另一个实现匹配，两个进程可以使用不同的标准库——这在 Linux 上并不罕见，其中一些进程可能使用 libstdc++（来自 GNU）而其他进程可能使用 libc++（来自铿锵）。

除了虚析构函数之外没有虚函数

换句话说：至少有一个虚函数（析构函数），因此有一个指向vtable的指针。并且也没有保证的内存布局，因为具有虚函数的类从来都不是标准的布局类。

所以要回答这些问题：

1. 大多数情况下没有 FUD，尽管有些说法在技术上有点不准确：

   1. C++ 对象可能有虚表；并非所有人都这样做。C 结构可以有指针，所以也不是所有的 C 结构都可以共享。某些 C++ 对象可以跨进程共享。具体来说，可以共享标准布局类（假设没有指针）。
   2. 确实不能共享带有 vtable 的对象。
   3. 标准布局类具有有保证的内存布局。只要您将自己限制在标准布局类中，更改编译器就不是问题。如果您不走运，尝试共享其他类可能看起来可行，但是当您开始混合编译器时，您可能会遇到问题。

2. C++ 标准定义了类是标准布局的确切条件。所有 C 结构定义都是 C++ 中的标准布局类。编译器知道这些规则。

3. 这不是一个问题。

结论：你可以将 C++ 用于 IPC，但您仅限于该界面中的标准布局类。这将您排除在许多 C++ 功能之外，例如虚函数、访问说明符等。但不是全部：例如，您仍然可以拥有成员函数。

但是请注意，使用 C++ 功能可能会导致进程间接口仅适用于 C++。许多语言可以与 C 交互，但几乎没有任何语言可以与 C++ 交互。

此外：如果您的“进程间”通信超出了系统的边界 - 跨网络 - 即使是 C 结构或标准布局类也不是一个好的表示。在这种情况下，您需要序列化。