如果在 while 循环中调用 QSerialPort::readAll() 会导致 SIGSEGV / SIGABRT答案

【问题标题】：QSerialPort::readAll() leads to SIGSEGV / SIGABRT if called in a while-loop如果在 while 循环中调用 QSerialPort::readAll() 会导致 SIGSEGV / SIGABRT
【发布时间】：2015-10-21 19:01:35
【问题描述】：

我正在使用 QSerialPort 与硬件设备通信。新数据不会发出“readyRead”信号，所以我决定使用 QThread 编写一个读取线程。

这是代码：

void ReadThread::run()
{
    while(true){
        readData();
        if (buffer.size() > 0) parseData();
    }
}

和

void ReadThread::readData()
{
    buffer.append(device->readAll();
}

缓冲区是一个私有 QByteArray，设备是一个指向 QSerialPort 的指针。 ParseData 将解析数据并发出一些信号。当 parseData 离开时，缓冲区被清除。

这可行，但是在一段时间后（有时是 10 秒，有时是 1 小时），程序会因 SIGSEGV 而崩溃，并出现以下跟踪：

Program received signal SIGSEGV, Segmentation fault.
[Switching to Thread 0x7ffff3498700 (LWP 24870)]
malloc_consolidate (av=av@entry=0x7fffec000020) at malloc.c:4151
(gdb) bt
#0  malloc_consolidate (av=av@entry=0x7fffec000020) at malloc.c:4151
#1  0x00007ffff62c2ee8 in _int_malloc (av=av@entry=0x7fffec000020, bytes=bytes@entry=32769) at malloc.c:3423
#2  0x00007ffff62c4661 in _int_realloc (av=av@entry=0x7fffec000020, oldp=oldp@entry=0x7fffec0013b0, oldsize=oldsize@entry=64, nb=nb@entry=32784) at malloc.c:4286
#3  0x00007ffff62c57b9 in __GI___libc_realloc (oldmem=0x7fffec0013c0, bytes=32768) at malloc.c:3029
#4  0x00007ffff70d1cdd in QByteArray::reallocData(unsigned int, QFlags<QArrayData::AllocationOption>) () from /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libQt5Core.so.5
#5  0x00007ffff70d1f07 in QByteArray::resize(int) () from /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libQt5Core.so.5
#6  0x00007ffff799f9fc in free (bytes=<optimized out>, this=0x609458)
    at ../../include/QtSerialPort/5.3.2/QtSerialPort/private/../../../../../src/serialport/qt4support/include/private/qringbuffer_p.h:140
#7  read (maxLength=<optimized out>, data=<optimized out>, this=0x609458)
    at ../../include/QtSerialPort/5.3.2/QtSerialPort/private/../../../../../src/serialport/qt4support/include/private/qringbuffer_p.h:326
#8  QSerialPort::readData (this=<optimized out>, data=<optimized out>, maxSize=<optimized out>) at qserialport.cpp:1341
#9  0x00007ffff722bdf0 in QIODevice::read(char*, long long) () from /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libQt5Core.so.5
#10 0x00007ffff722cbaf in QIODevice::readAll() () from /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libQt5Core.so.5
#11 0x00007ffff7bd0741 in readThread::readData (this=0x6066c0) at ../reader.cpp:212
#12 0x00007ffff7bc80d0 in readThread::run (this=0x6066c0) at ../reader.cpp:16
#13 0x00007ffff70cdd2e in ?? () from /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libQt5Core.so.5
#14 0x00007ffff6e1c0a4 in start_thread (arg=0x7ffff3498700) at pthread_create.c:309
#15 0x00007ffff632f04d in clone () at ../sysdeps/unix/sysv/linux/x86_64/clone.S:111

我不确定如何正确重现该问题，因为它是随机出现的。如果我在 while 循环中注释掉“readData()”，就不会再出现崩溃（当然也就无法解析数据了）。

有人知道这可能是什么吗？

【问题讨论】：

新数据不会发出“readyRead”-信号 - 我认为你应该先研究一下。 QSerialport 是从 QIODevice 派生的，所以当数据可用时它当然应该发出 readyRead。
我猜想你正在某个地方写内存超出分配块的范围，但不在你提供的代码中。您是否尝试过任何其他工具，例如 valgrind 或电动围栏？
@TheDarkKnight 是的，我当然会看看这个。
@DarkFalcon 我没有通过 QSerialPort 写入设备。实际上，我只需要 QSerialPort 的“readAll”功能。使用 valdrind（通过 QtCreator）运行程序有一个有趣的效果，即程序不会崩溃（运行时间超过 24 小时）。
@boltzmann138：如果它在 valgrind 下成功运行，那么这听起来像是一个竞态条件。在 valgrind 下运行的一个副作用是所有线程都被调度在一个虚拟 CPU 上，这意味着与真正的 CPU 不同，在任何给定时间只能执行一个线程。 Valentin Heinitz 可能走在正确的轨道上。

标签： c++ qt segmentation-fault

【解决方案1】：

什么是缓冲区？莫非，另一个线程正在从缓冲区中读取数据，然后将其清除？

尝试锁定它（以及线程之间共享的所有其他数据），例如使用互斥锁

QMutex mx; // could be also member of the ReadThread class

void ReadThread::readData()
{
    mx.lock();
    buffer.append(device->readAll();
    mx.unlock();
}

并且在从另一个线程读取和清除缓冲区的代码中执行相同的操作（我没有做假设，这是 parseData()）

另一种可能性是，parseData() 调用了一些在 GUI-Thread 中运行的代码。这在 Qt4 中不起作用，可能在 Qt5 中也不起作用

【讨论】：

【解决方案2】：

您正在同时使用来自多个线程的QObject 的实例。如您所见，这通常会导致未定义的行为。 QSerialPort 可以在 GUI 线程上正常工作。只有在你让它在那里工作后，你才能将它移到工作线程中。

请注意，如果事件循环（main() 或QThread::run() 中的app.exec() 调用）未执行，则不会发生信号。看起来好像您尝试编写伪同步代码并且（可以预见地）失败了。不要那样做。

这样的事情应该可以工作：

#include <QtCore>
#include <QtSerialPort>

int main(int argc, char ** argv) {
  QCoreApplication app(argc, argv);
  QSerialPort port;
  port.setPortName(...);
  port.setBaudRate(...);
  ... // etc
  if (! port.open(QIODevice::ReadWrite)) {
    qWarning() << "can't open the port";
    return 1;
  }
  ... // set the port
  connect(&port, &QIODevice::readyRead, [&]{
    qDebug() << "got" << port.readAll().size() << "bytes";
  });
  return app.exec(); // the signals will be emitted from here
}

【讨论】：

【解决方案3】：

确保所有与串口相关的对象都被初始化并且只在单独的线程中使用。使用信号/槽机制将接收到的数据或解析的事件发送到 UI 线程。

还要注意，如果你继承了readThread中的QThread，构造函数可能会在UI线程中执行，而其他函数可能会在readThread中执行。在这种情况下，启动 readThread 并在其他函数之前运行单独的初始化函数（例如，通过从 UI 线程发送适当的信号）。

【讨论】：