c++ - 全局静态 bool 指针使用 pthread 导致段错误

Question

pthread 编程的新手，在处理 C++&C 混合代码时遇到此错误。

我所做的是在c++代码创建的线程中调用c代码。线程中使用了一个静态 bool 指针 is_center 并且应该在线程结束时释放。

但是我注意到，每次程序处理到c函数时， bool 指针的值都会改变，然后由于free()而发生段错误。并且只有在使用 c 代码时才会出现此问题。去掉c代码，多线程c++部分运行良好。

详细代码如下:

static bool *is_center;

// omit other codes in between ...

void streamCluster( PStream* stream)
{
    // some code here ...
    while(1){
        // some code here ...
        is_center = (bool*)calloc(points.num,sizeof(bool));

        // start the parallel thread here.
        // the c code is invoked in this function.
        localSearch(&points,kmin, kmax,&kfinal); // parallel

        free(is_center);
    }

而使用parallel的函数如下(我的c代码是在每个线程中调用的):

void localSearch( Points* points, long kmin, long kmax, long* kfinal ) {
    pthread_barrier_t barrier;
    pthread_t* threads = new pthread_t[nproc];
    pkmedian_arg_t* arg = new pkmedian_arg_t[nproc];

    pthread_barrier_init(&barrier,NULL,nproc);

    for( int i = 0; i < nproc; i++ ) {
            arg[i].points = points;
            arg[i].kmin = kmin;
            arg[i].kmax = kmax;
            arg[i].pid = i;
            arg[i].kfinal = kfinal;
            arg[i].barrier = &barrier;

            pthread_create(threads+i,NULL,localSearchSub,(void*)&arg[i]);
    }

    for ( int i = 0; i < nproc; i++) {
        pthread_join(threads[i],NULL);
    }

    delete[] threads;
    delete[] arg;
    pthread_barrier_destroy(&barrier);
}

最后调用我的 C 代码的函数:

void* localSearchSub(void* arg_) {                                                                                                                                                        

    int eventSet = PAPI_NULL;                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                     
    begin_papi_thread(&eventSet);                                                                                                                                                         

    pkmedian_arg_t* arg= (pkmedian_arg_t*)arg_;                                                                                                                                             
    pkmedian(arg->points,arg->kmin,arg->kmax,arg->kfinal,arg->pid,arg->barrier);                                                                                                            

    end_papi_thread(&eventSet);                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 

    return NULL;                                                                                                                                                                            
}   

从 gdb 中，我得到的 is_center 是:

Breakpoint 2, localSearchSub (arg_=0x600000000000bc40) at streamcluster.cpp:1711
1711      end_papi_thread(&eventSet);
(gdb) s

Hardware watchpoint 1: is_center

Old value = (bool *) 0x600000000000bba0
New value = (bool *) 0xa93f3
0x400000000000d8d1 in localSearchSub (arg_=0x600000000000bc40) at streamcluster.cpp:1711
1711      end_papi_thread(&eventSet);

有什么建议吗？提前致谢!

关于代码的一些新信息:对于c代码，我使用的是PAPI包。我编写自己的 papi 包装器来初始化和读取系统计数器。代码如下:

void begin_papi_thread(int* eventSet)                                                                                                                                                     
{                                                                                                                                                                                         
    int thread_id = pthread_self();                                                                                                                                                       
    // Events                                                                                                                                                                             
    if (PAPI_create_eventset(eventSet)) {                                                                                                                                                 
        PAPI_perror(return_value, error_string, PAPI_MAX_STR_LEN);                                                                                                                        
        printf("*** ERROR *** Failed to create event set for thread %d: %s\n.", thread_id, error_string);                                                                                 
    }                                                                                                                                                                                     
    if((return_value = PAPI_add_events(*eventSet, event_code, event_num)) != PAPI_OK)                                                                                                     
    {                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        
        printf("*** ERROR *** Failed to add event for thread %d: %d.\n", thread_id, return_value);                                                                                                                                                                                                                                                                         
    }                                                                                                                                                                                     
    // Start counting                                                                                                                                                                     
    if ((return_value = PAPI_start(*eventSet)) != PAPI_OK) {                                                                                                                                                                                                                                                                                                              
        PAPI_perror(return_value, error_string, PAPI_MAX_STR_LEN);                                                                                                                                                                                                                                                                                                         
        printf("*** ERROR *** PAPI failed to start the event for thread %d: %s.\n", thread_id, error_string);
    }                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                             
}  
void end_papi_thread(int* eventSet)                                                                                                                                                       
{                                                                                                                                                                                         
    int thread_id = pthread_self();                                                                                                                                                       
    int i;                                                                                                                                                                                

    long long * count_values = (long long*)malloc(sizeof(long long) * event_num);                                                                                                         
    if (PAPI_read(*eventSet, count_values) != PAPI_OK)                                                                                                                                    
        printf("*** ERROR *** Failed to load count values.\n");                                                                                                                           

    if (PAPI_stop(*eventSet, &dummy_values) != PAPI_OK) {
        PAPI_perror(return_value, error_string, PAPI_MAX_STR_LEN);
        printf("*** ERROR *** PAPI failed to stop the event for thread %d: %s.\n", thread_id, error_string);
        return;
    }
    if(PAPI_cleanup_eventset(*eventSet) != PAPI_OK)
        printf("*** ERROR *** Clean up failed for the thread %d.\n", thread_id);                                                                                                          
} 

Answer 1

我认为您发布的代码不足以真正理解您的问题，但您将 is_center 声明为全局看起来很可疑。我假设您在多个地方使用它，可能是通过多个线程(localSearchSub 提到它，这是您的工作线程函数)。

如果 is_center 被多个线程读取或写入，您可能希望使用 pthread mutex 来保护它.你说它“在线程完成时释放”，但你应该知道有 nprocs 线程，看起来它们都在 is_center[points] 数组上工作 bool 值。如果 points != nproc，这可能是一件坏事 [1]。每个线程应该在自己的数组上工作，localSearch 应该聚合结果。

xxx_papi_thread 函数在 Google 上没有任何搜索结果，所以我只能想象它是您自己的...如果问题出在其中，我们不太可能为您提供帮助: )

[1]:即使 points == nproc，也不一定可以从多个线程写入数组的不同元素(它取决于编译器和处理器)。安全起见，使用互斥量。

另外，这被标记为 C++。你能用 vector 替换 calloc 和动态数组(使用 new)吗？它最终可能更容易调试，而且最终肯定更容易维护。你为什么讨厌并想要惩罚你代码的读者？ ;)