为什么这会导致Seg。故障，如何使用 GDB 调试它？

Question

代码本身非常简单。我正在使用Catch2 进行单元测试，（我真的很喜欢它的界面）并闯入gdb，但没有获得关于Seg 的有用信息。所述简单代码引发的错误。

我确切地知道 是什么 导致了问题，但我不知道 为什么，或者我如何从 gdb 获得有问题的代码行（我已经广泛使用 Python 等效项 pdb，但 Python 中的错误似乎更直接）。

Flop.hpp

#ifndef FLOP
#define FLOP
class Flop {
     private:
        int tiles_[200][200][200];
     public:
          Flop();
}
#endif

Flop.cpp

#include "Flop.hpp"
Flop::Flop() { }

test_Flop.cpp

#include "catch.hpp"
#include "Flop.hpp"
SCENARIO("I bang my head against a wall") {
    Flop flop;
    WHEN("I try to run this test") {
        THEN("This program SEGFAULTs") {
            REQUIRE(1==1);
        }
    }
}

ma​​in.cpp 包含它应该包含的所有内容，以及下载的 catch.hpp（按照教程的说明）。

我用g++ Flop.cpp test_Flop.cpp main.cpp -o run_test 编译它并用gdb -ex run --args ./run_test -b 运行它，这允许Catch2 进入调试器。结果是这样的：

Program received signal SIGSEGV, Segmentation fault.
0x0000555555566e9e in ____C_A_T_C_H____T_E_S_T____0() ()

带回溯：

#0  0x0000555555566e9e in ____C_A_T_C_H____T_E_S_T____0() ()
#1  0x000055555557e15e in Catch::TestInvokerAsFunction::invoke() const ()
#2  0x000055555557d7b1 in Catch::TestCase::invoke() const ()
#3  0x0000555555577f0a in Catch::RunContext::invokeActiveTestCase() ()
#4  0x0000555555577c59 in Catch::RunContext::runCurrentTest(std::__cxx11::basic_string<char, std::char_traits<char>, std::allocator<char> >&, std::__cxx11::basic_string<char, std::char_traits<char>, std::allocator<char> >&) ()
#5  0x000055555557671b in Catch::RunContext::runTest(Catch::TestCase const&) ()
#6  0x00005555555797cc in Catch::(anonymous namespace)::TestGroup::execute() ()
#7  0x000055555557ab49 in Catch::Session::runInternal() ()
#8  0x000055555557a853 in Catch::Session::run() ()
#9  0x00005555555b6195 in int Catch::Session::run<char>(int, char const* const*) ()
#10 0x000055555558fdf0 in main ()

好的。因此，SIGSEGV 表示我们试图读取/写入进程无权访问的内存。如果在 Flop.hpp 中我改为使用int tiles_[10][10][10]，那么一切正常。那么将tiles_设置为更大的大小是在某种程度上保留了一块无法访问的内存吗？我是 C++ 的新手（因此当我编写某些东西时，我实际上是在思考计算机中发生的事情）所以如果我错了请纠正我，但 int tiles_[200][200][200] 不应该占用超过 32MB 的内存，对吧?

因此，我有几个问题：

• 为什么会导致分段错误？
• 如何使用gdb 让我进入有问题的代码行？这段代码的未简化版本总共有几百行。幸运的是，我的问题在课程定义的早期就出现了，但是将所有内容注释掉并（煞费苦心地）逐行取消注释仍然需要一段时间，而这正是 gdb 旨在防止的！

Answer 1

数组的大小

int tiles_[200][200][200];

大约是 30 MB，假设 sizeof(int) == 4。

这大于典型的堆栈大小限制，因此您将在创建此类自动变量时允许使用的堆栈空间之外写入

Flop flop;

程序可用的堆栈量通常限制在几 MB 左右，具体取决于操作系统和设置。

gdb 为您提供分段错误的位置：测试函数的入口。函数中局部变量的堆栈空间通常在进入函数时分配，因此这是堆栈溢出可能表现为分段错误的地方（或者取决于稍后处理堆栈的方式，当越界堆栈时）空间是第一次写入/读取）。

不要将大型对象直接保存为成员或自动存储持续时间（即在堆栈上）。而是通过指针间接动态分配大对象（即在空闲存储/堆上）。

最简单的方法是使用std::vector 而不是内置数组。这通常也比内置数组更可取，如果您需要存储多个相同类型的对象，这应该是您的默认选择。

在需要编译时大小的非分配数组的特定情况下，std::array 也优于内置数组。这样你就可以完全避免使用内置数组。

另外，std::unique_ptr<...> 允许您将任何对象类型（也包括内置数组）包装在动态分配的间接地址中。