c++ - 多线程导致的段错误(使用 boost 库)

Question

我们有一个同时使用 boost 矩阵和稀疏矩阵库的程序，我们正在尝试集成 boost 线程。但是，当我们从单线程应用程序转移到多线程应用程序时，我们会遇到在单线程情况下不会发生的段错误。

我们已经使用 gdb(在 Eclipse 中)进行了调试，我发现段错误发生在 boost 代码中的函数调用期间，即我尝试访问稀疏矩阵的条目并且堆栈跟踪进入 boost 代码并在这些文件中的某个点(不总是同一点)死亡。

我很困惑，因为这些矩阵是在各个线程中分配的，并且所有共享资源都受互斥锁保护。此外，我不认为线程经常导致段错误，只是多次访问和错误数据。但是，我显然没有多线程编程经验，所以我希望在这方面更有经验的人可以提供一些建议。

我正在使用 boost 管理的 make 系统，示例编译命令是

g++ -DNDEBUG -I"/usr/local/include/boost-1_38" -I/usr/local/include -I"/home/scandido/workspace/BigSHOT/src" -I"/home/scandido/workspace/BigSHOT/src/base" -O3 -Wall -c -fmessage-length=0 `freetype-config --cflags` -pthread -MMD -MP -MF"src/utils/timing_info.d" -MT"src/utils/timing_info.d" -o"src/utils/timing_info.o" "../src/utils/timing_info.cpp"

链接器命令是

g++ -L"/usr/local/lib" -L/usr/local/lib -o"BigSHOT"  ./src/utils/timing_info.o ... many more objects ... ./src/base/pomdp/policy_fn/EventDriven.o ./src/base/pomdp/policy_fn/Greedy.o  ./src/anotheralgorithm.o   -lboost_serialization-gcc43-mt -lpthread -lboost_thread-gcc43-mt -lboost_program_options-gcc43-mt -lboost_iostreams-gcc43-mt -lpng -lpngwriter -lz -lfreetype

这是发生段错误的线程的堆栈跟踪:

Thread [5] (Suspended: Signal 'SIGSEGV' received. Description: Segmentation fault.) 
    17 boost::numeric::ublas::mapped_matrix<bool, boost::numeric::ublas::basic_row_major<unsigned long, long>, boost::numeric::ublas::map_std<unsigned long, bool, std::allocator<std::pair<unsigned long const, bool> > > >::operator() /usr/local/include/boost-1_38/boost/numeric/ublas/matrix_sparse.hpp:377 0x000000000041c328 
    16 BigSHOT::Fire1FireState::get_cell() /home/scandido/workspace/BigSHOT/src/systems/fire1/pomdp/Fire1State.cpp:51 0x0000000000419a75    
    15 BigSHOT::Fire1SquareRegionProbObsFn::operator() /home/scandido/workspace/BigSHOT/src/systems/fire1/obs_fn/Fire1SquareRegionProbObsFn.cpp:92 0x000000000042ac37   
    14 BigSHOT::Fire1SquareRegionProbObsFn::operator() /home/scandido/workspace/BigSHOT/src/systems/fire1/obs_fn/Fire1SquareRegionProbObsFn.cpp:66 0x000000000042a8bf   
    13 BigSHOT::BayesFilterFn<BigSHOT::Fire1Belief, BigSHOT::Fire1State, BigSHOT::Fire1Action, BigSHOT::Fire1Observation>::update() /home/scandido/workspace/BigSHOT/src/base/pomdp/filter_fn/BayesFilterFn.h:50 0x0000000000445c3b 
    12 BigSHOT::HyperParticleFilter<BigSHOT::Fire1Belief, BigSHOT::Fire1Action, BigSHOT::Fire1Observation>::future_evolution() /home/scandido/workspace/BigSHOT/src/base/hpf/HyperParticleFilter.h:127 0x00000000004308e0   
    11 BigSHOT::HyperParticleFilter<BigSHOT::Fire1Belief, BigSHOT::Fire1Action, BigSHOT::Fire1Observation>::hyperfilter() /home/scandido/workspace/BigSHOT/src/base/hpf/HyperParticleFilter.h:86 0x000000000043149b 
    10 BigSHOT::HyperParticleFilterSystem<BigSHOT::HyperCostFn<BigSHOT::Fire1Belief, BigSHOT::Fire1Action>, BigSHOT::PolicyFn<BigSHOT::Fire1Belief, BigSHOT::Fire1Action>, BigSHOT::Fire1Belief, BigSHOT::Fire1Action, BigSHOT::Fire1Observation>::next_stage() /home/scandido/workspace/BigSHOT/src/base/hpf/HyperParticleFilter.h:189 0x0000000000446180  
    9 hyperfilter() /home/scandido/workspace/BigSHOT/src/anotheralgorithm.cpp:126 0x0000000000437798    
    8 hf_thread_wrapper() /home/scandido/workspace/BigSHOT/src/anotheralgorithm.cpp:281 0x0000000000437cd9  
    7 boost::_bi::list1<boost::_bi::value<int> >::operator()<void (*)(int), boost::_bi::list0>() /usr/local/include/boost-1_38/boost/bind.hpp:232 0x000000000043f25a    
    6 boost::_bi::bind_t<void, void (*)(int), boost::_bi::list1<boost::_bi::value<int> > >::operator() /usr/local/include/boost-1_38/boost/bind/bind_template.hpp:20 0x000000000043f298 
    5 boost::detail::thread_data<boost::_bi::bind_t<void, void (*)(int), boost::_bi::list1<boost::_bi::value<int> > > >::run() /usr/local/include/boost-1_38/boost/thread/detail/thread.hpp:56 0x000000000043f2b6   
    4 thread_proxy()  0x00007f28241c893f    
    3 start_thread()  0x00007f28243d93ba    
    2 clone()  0x00007f2822a4ffcd   
    1 <symbol is not available> 0x0000000000000000  

它发生的代码行是这个 block 的第二行:

const_reference operator () (size_type i, size_type j) const {
  const size_type element = layout_type::element (i, size1_, j, size2_);
  const_subiterator_type it (data ().find (element));

我想重申，段错误并不总是发生在代码中的同一位置，而是总是在执行 boost 代码中的某些内容时发生。

预先感谢您的帮助!

Answer 1

如果您破坏了堆或自由存储，例如通过双重释放(或双重删除)指针，访问一个已经被释放(或删除)的指针，释放(或删除)一个未分配的指针，在你应该使用 delete[] 的地方使用 delete，反之亦然，等等。

此崩溃通常会发生在与错误发生的时间和地点完全不同的地点和时间。如果你有多个线程共享的矩阵以外的变量，并且你有一个竞争条件，例如，导致你两次删除共享变量，这可能会破坏自由存储，然后导致 boost 矩阵内部崩溃代码。

您应该通过诸如 valgrind 之类的工具运行您的代码，以尝试追踪堆/空闲存储损坏。