将shared_ptr与FreeRTOS队列一起使用

Question

我使用ESP-32，需要使用FreeRTOS队列传递std::shared_ptr。然而，它失去了一个环节。我认为这是一个问题的根源：

#include <iostream>
#include <memory>
#define PRINT_USE_COUNT(p) std::cout << "Use count: " << p.use_count() << std::endl;
extern "C" {
#include <freertos/FreeRTOS.h>
#include <freertos/task.h>
#include <freertos/queue.h>
}
class testClass {
public:
testClass() {
std::cout << "Class is constructed" << std::endl;
};
virtual ~testClass() {
std::cout << "Class is destructed" << std::endl;
};
};
struct container {
std::shared_ptr<testClass> field;
};
extern "C" void app_main(void) {
auto queue = xQueueCreate(1, sizeof(container));
auto p = std::make_shared<testClass>();
PRINT_USE_COUNT(p); // 1
{
container c;
c.field = p;
PRINT_USE_COUNT(p); // 2
xQueueSendToBack(queue, &c, 0);
PRINT_USE_COUNT(p); // 2
}
PRINT_USE_COUNT(p); // 1 (Ooops!)
{
container c;
assert(xQueueReceive(queue, &c, 0) == pdTRUE);
PRINT_USE_COUNT(c.field); // 1
}
// Class is destructed
std::cout << "Test finished" << std::endl;
vQueueDelete(queue);
}

所以队列中有一个指针，但它不被计算在内！

我如何解决这个问题(如果可能的话，继续使用FreeRTOS队列(？使用std::move没有帮助。

Answer 1

如果std::is_trivial<T>::value为true(主要是POD或可复制对象(，则C风格的原始指针队列仅适用于C++shared_ptr。

由于内存中有memcpy和其他纯C操作，引用计数将无法正确处理(因为它是幕后的C代码，并且不调用析构函数等(，因此可能会导致内存泄漏。

没有简单的方法可以绕过这一点，但最好的方法是自己管理内存。

另请参阅此问题：FreeRTOS 中的共享指针和队列

Answer 2

我设法将唯一指针转换为可以通过消息队列发送的原始格式。请参见此处：https://codereview.stackexchange.com/questions/241886/using-unique-ptr-in-freertos.

请注意，我在代码审查中发布了它，因为我不确定是否真的没有内存泄漏，或者这是否可以更干净地实现。我将测试我是否真的可以在我们的项目中使用这个IPC。

Answer 3

我并不总是认为从头开始开发是最好的选择。在大多数情况下，使用经过良好测试的东西可能是最好的选择，尽管它可能需要一些调整才能满足您的需求。

使用该队列，您可以传递容器的动态创建的实例。使用队列将数据从一个任务发送到同一个任务是非常罕见的，就像上面的例子一样。我不太喜欢在嵌入式CPU中使用动态分配，这种开销有时会对性能产生太大影响。

下面是一个正在工作的PoC，其中传递了一个指向新容器实例的指针，而不是原始副本。在这种方法中，接收任务负责释放实例以避免内存泄漏。

extern "C" {
#include "freertos/FreeRTOS.h"
#include "freertos/queue.h"
}
#include <iostream>
#include <memory>
#define PRINT_USE_COUNT(p) std::cout << "Use count: " << p.use_count() << std::endl;
class testClass {
public:
testClass() {
std::cout << "testClass constructed" << std::endl;
}
~testClass() {
std::cout << "testClass destructed" << std::endl;
}
};
class myContainer {
public:
myContainer(std::shared_ptr<testClass> p) {
_p = p;
std::cout << "myContainer constructed" << std::endl;
}
~myContainer() {
std::cout << "myContainer destructed" << std::endl;
}
std::shared_ptr<testClass>& p() {
return _p;
}
private:
std::shared_ptr<testClass> _p;
};
extern "C" void app_main(void) {
std::cout << "Start of test, creating the shared_ptr..." << std::endl;
auto p = std::make_shared<testClass>();
PRINT_USE_COUNT(p);
std::cout << "Creating one container..." << std::endl;
myContainer c(p);
PRINT_USE_COUNT(p);
std::cout << "Creating the queue..." << std::endl;
auto q = xQueueCreate(1, sizeof(myContainer*));
std::cout << "Sending a dynamically created item to the queue..."
<< std::endl;
myContainer *cp = new myContainer(p);
xQueueSendToBack(q, &cp, 0);
PRINT_USE_COUNT(p);
{
myContainer *pc;
xQueueReceive(q, &pc, 0);
PRINT_USE_COUNT(p);
std::cout << "Use count of pc->p() " << pc->p().use_count()
<< std::endl;
std::cout << "Freeing the dynamically created item..." << std::endl;
delete pc;
PRINT_USE_COUNT(p);
}
std::cout << "end of test" << std::endl;
}

这是程序的输出：

开始测试，创建shared_ptr。。。

testClass构建的

使用次数：1

正在创建一个容器。。。

myContainer构建的

使用次数：2

正在创建队列。。。

正在将动态创建的项目发送到队列。。。

myContainer构建的

使用次数：3

使用次数：3

pc的使用计数->p((3

正在释放动态创建的项。。。

myContainer破坏

使用次数：2

测试结束

myContainer破坏

testClass破坏的