数百万次执行后的 C++ 程序稳定性

Question

我有一个 C++ 程序，主要执行矩阵乘法、加法等操作。

问题是，当计算执行大约 300 万次时会发生 EXC_BAD_ACCESS。

当一个问题被执行数百万次和几个小时时，是否会出现任何可能的问题？

节目详情：

该程序只是对不同范围的值进行计算，因此它同时在 6 个线程上执行。线程之间没有资源共享。

程序中似乎没有明显的问题，因为：

1. 没有内存泄漏，我用 Instruments 确认过，程序内存大小稳定。
2. 该程序可以在每个线程上执行至少 200 万次而没有任何问题，但几乎可以保证 EXC_BAD_ACCESS 异常在某个时间出现在某个线程上。 （异常发生在我对程序的 2 次尝试中（2/2））

关于矩阵乘法：

有时矩阵的大小约为 2*2 乘以 2*1000。

矩阵的元素是一个自定义的复数类。

元素的值由 rand() 随机生成并转换为浮点数。

结构是这样的：

class Complex
{
private:
    float _real, _imag;
public:
   // getters, setters and overloaded operators
};

class Matrix
{
private:
    Complex **_values;
    int _row,_col;
public:
     getters, setters and overloaded operators
};

非常感谢！

非常欢迎任何可能的崩溃原因！

Answer 1

EXC_BAD_ACCESS 表示您取消引用了一个未指向进程当前内存空间的指针。这是您的代码中的一个错误。在调试器下运行它直到它失败，然后查看它失败的语句中的变量值。它可能很简单，也可能非常微妙。

Answer 2

您的帖子中的信息太少，无法做出决定性的回答。但是，您现在可能没有可用的信息会改变它，您需要更仔细地调试案例。这就是我要做的。

要调试，您需要可重复性。但是……你说你使用的是随机数。不过，您的程序所做的似乎是一些科学计算。在大多数情况下，您实际上并不需要“真正的”随机性，而是“可重复的”随机性——通过统计测试的随机性，但是您有足够的数据来重置随机数生成器，以便它产生与中完全相同的结果上一次运行。为此，您可以在每次开始新的计算块时记下当前的 RNG 状态（例如种子）。

现在，编写一段代码来存储所有必要的状态，以便每隔几分钟重新启动一次计算（包括 RNG），然后运行程序。这样，如果您的代码崩溃，您将能够以相同的确切状态重新开始计算并到达崩溃的地步，而无需等待数百万次迭代。我在这里提出一个强有力的假设，即除了 RNG，您的代码不依赖于任何其他类型的外部状态（例如，网络活动、IO、进程调度程序在调度线程时做出某些选择……）

有了这类数据，就可以更轻松地测试问题是否是由于机器故障（过热、内存不足等）造成的。只需使用崩溃前的最后一个状态重新启动计算 - 最好在让机器冷却之后，也许重新启动它......如果你会遇到另一个崩溃（每次尝试重新启动代码时都会发生），很确定这是由于代码中的错误。

如果不是，我们仍然不能说这是机器故障 - 您的代码可能（由于代码中的纯意外/错误）由于取决于您无法控制的因素的未定义行为而崩溃。示例包括在很少使用的代码路径中使用未初始化的指针：它有时可能会引发错误的访问，并且如果纯粹运气指针指向您分配的内存，则不会被注意到。试试valgrind，这可能是检查内存问题的最佳工具……除了它会大大减慢执行速度，以至于你会再次选择从已知可疑的状态（崩溃前的最后一个状态）重新运行计算等待数百万次迭代。我已经看到了 5 倍到 100 倍的减速。

同时，尝试在另一台机器上运行您的代码。如果在类似数量的迭代后你也会崩溃（确保等待至少比原始机器崩溃多 3 倍的迭代次数），那么很可能这是你的代码中的一个错误。

黑客愉快！

Answer 3

有限精度的计算在几百万次迭代后失败？这可能是累积的舍入误差。问题是，这些通常表现为除以零或其他数学错误。 EXC_BAD_ACCESS 不是。但是，有一种情况会发生这种情况：当您将数学结果用作数组索引时。