多线程导致的 seg 错误（使用 boost 库）

Question

我们有一个程序同时使用 boost 的矩阵和稀疏矩阵库，我们正在尝试集成 boost 线程。但是，当我们从单线程应用程序迁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分段错误。

我们已经使用 gdb（在 Eclipse 中）进行了调试，我发现在 boost 代码中的函数调用期间会发生 seg 错误，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（并不总是同一点）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到互斥锁的保护。此外，我不认为线程经常导致段错误，只是多次访问和坏数据。但是，我显然没有多线程编程的经验，所以我希望在这方面更有经验的人能够提供一些建议。

我正在使用 boost managed make 系统，一个示例编译命令是

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

这里是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块的第二行：

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));

我想重申一下，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。

提前感谢您的帮助！

Answer 1

如果您破坏了堆或空闲存储区，例如通过双重释放（或双重删除）指针、访问已经释放（或删除）的指针，释放（或删除）未分配的指针，在应该使用 delete[] 的地方使用 delete，反之亦然，等等。

此崩溃通常发生在与错误发生时间和地点完全不同的地方和时间。如果你有多个线程之间共享的矩阵以外的变量，并且你有一个竞争条件，例如，导致你双重删除共享变量，这可能会破坏空闲存储并随后导致 boost 矩阵内部崩溃代码。

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