全局静态布尔指针使用 pthread 导致分段错误

Question

pthread 编程新手，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布尔指针is_center，并且应该在线程完成时释放。

但是我注意到每次程序处理到c函数时，布尔指针的值都会改变，然后由于free()而发生分段错误。并且仅在使用 c 代码时才会出现问题。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代码在每个线程中调用）：

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);
}

终于调用我的c代码的函数了：

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 获得的 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。我编写了自己的 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，但您声明 is_center 全局看起来很可疑。我假设你在不止一个地方使用它，可能是多个线程（localSearchSub 提到它，这是你的工作线程函数）。

如果is_center 正被多个线程读取或写入，您可能希望使用pthread mutex 保护它。您说它“在线程完成时被释放”，但您应该知道有 nprocs 线程，看起来它们都在处理 is_center[points] 布尔数组。如果points != nproc，这可能是一件坏事[1]。每个线程可能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 上没有得到任何点击，所以我只能想象它是您自己的……如果问题在那里，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，请使用互斥锁。

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