分段错误11：带有MPI的C

Question

使用MPI实现并行的《人生游戏》版本，遇到细分错误（信号11）。 MPI的新手，无法真正让valgrind告诉我确切的错误存在于何处。 简化了我的代码，发现粗体代码段存在问题。

编辑：标记存在问题的代码块

#include "mpi.h"
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>


int main(int argc, char *argv[]){

  if(argc!=5)
  printf("Incorrect number of arguments.\n");
  else{
  // program logic here
  int m, n, sum, pid, nprocs;
  char outfilename[16];
  FILE *outfile;
  FILE *infile;
  int r=atoi(argv[3]);
  int c=atoi(argv[4]);
  int gens=atoi(argv[2]);
  int **old, **new, *new1d, *old1d;
  int i,j;
  MPI_Status status;


  MPI_Init(&argc,&argv);
  MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD,&nprocs);
  MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD,&pid); //initializing MPI here

//prevented segmentation error by using atoi

//domain decomposition start

// problem arisis here
int seg=c/nprocs; //divide by width
int ghost=seg+1;
int row=r+1;
int tsize=ghost*row; //ghost cells

 old1d = malloc(tsize*sizeof(int));
   new1d = malloc(tsize*sizeof(int));
  old   = malloc(r*sizeof(int*));
  new   = malloc(r*sizeof(int*));

   for(i=0; i<ghost; i++){
    old[i] = &old1d[i*row];
    new[i] = &new1d[i*row];
  }
// problem ends 

if(pid==0){
        MPI_Send(&old[0][seg], c, MPI_INT, 1,  0, MPI_COMM_WORLD);
        MPI_Recv(&old[0][ghost],c, MPI_INT, 1,  1, MPI_COMM_WORLD, &status);
        MPI_Send(&old[0][1],   c, MPI_INT, 1,  2, MPI_COMM_WORLD);
        MPI_Recv(&old[0][0],   c, MPI_INT, 1,  3, MPI_COMM_WORLD, &status);
}
else{
        MPI_Recv(&old[0][0],    c, MPI_INT, 0,  0, MPI_COMM_WORLD, &status);
        MPI_Send(&old[0][1],    c, MPI_INT, 0,  1, MPI_COMM_WORLD);
        MPI_Recv(&old[0][ghost],c, MPI_INT, 0,  2, MPI_COMM_WORLD, &status);
        MPI_Send(&old[0][seg], c, MPI_INT, 0,  3, MPI_COMM_WORLD);

}
infile=fopen(argv[1],"r");

if(infile==NULL){
    printf("Could not locate file.\n");
    exit(1);
}

  while(fscanf(infile,"%d %d",&m, &n)!=EOF){
    old[m][n]=1;
  }
  fclose(infile);
//repeat for number of generations
  for(n=0; n<gens; n++){

    for(i=1; i<=r; i++){
      for(j=1; j<=c; j++){

        sum =  old[i-1][j-1] + old[i-1][j] + old[i-1][j+1]
          + old[i][j-1] + old[i][j+1]
          + old[i+1][j-1] + old[i+1][j] + old[i+1][j+1];

        if(sum==2 || sum==3)
            new[i][j]=1;
        else
            new[i][j]=0;
      }
    }
   //copying old state into new state
    for(i=1; i<=r; i++){
      for(j=1; j<=c; j++){
        old[i][j] = new[i][j];
      }
    }
  }

  //create new output file
  sprintf(outfilename,"output_%d",pid);
  outfile=fopen(outfilename,"w");
  for(i=1; i<=r; i++){
    for(j=1; j<=c; j++){
     if(new[i][j]==1){
     fprintf(outfile,"%d\t%d\n",i ,j);
     printf("%d %d",i,j);
     }
    }
  }

  fclose(outfile);
  MPI_Finalize();
  }
  return 0;
}

编辑：输入文件life.data.1具有表示活细胞的XY坐标。

Answer 1

正如wildplasser在此评论中所暗示的那样，崩溃是由您在此处的循环引起的（该循环已经超出了您指出问题的根源）：

for(i=1; i<=r; i++){
  for(j=1; j<=c; j++){

    sum =  old[i-1][j-1] + old[i-1][j] + old[i-1][j+1]
      + old[i][j-1] + old[i][j+1] //This line causes a segfault
      + old[i+1][j-1] + old[i+1][j] + old[i+1][j+1]; //This line causes a segfault

    if(sum==2 || sum==3)
        new[i][j]=1; //This line causes a segfault
    else
        new[i][j]=0; //This line causes a segfault
  }
}

注释所指示的所有行都因访问索引而导致段错误。 您的循环分别为i和j赋予值1到r和1到c 。 然而，这仅适用于访问元素0至r-1中old阵列和元素0至r-1中new阵列。 为了解决这个问题，我们可以将外部循环更改为

for(i = 1; i < r-1; i++){
    //...code here...
}

值得注意的是，这不会将每个值都设置为新值。 您可能打算将old声明为size row ，即r+1 。 在这种情况下，您可以在此循环中将连续条件设为i < r 。 不过，我不确定情况是否如此。 这可以处理由于访问old元素而引起的错误。

但是，仍然存在由于使用old和old1d而引起的问题。 old有r （250）个元素，但是在这种情况下，仅对虚ghost （63）条目进行了初始化。 old1d从未初始化过任何非活动值，并且未初始化的值与MPI_Send和MPI_Recv一起发送。 您需要选择old数组的大小，并确保初始化其中的所有值，还需要选择old1d数组的大小，并确保其所有值都已初始化。 new和new1d 。

通过更改循环，以便始终在索引0和ghost-1包括两者）之间访问old和new ，并更改所有循环，以使new和old每个元素（类似old[i]和new[i] ）始终在0到r-1之间（包括0和r-1访问时，程序不会崩溃。 这是通过在每个循环中保持i < ghost （或主循环中的< ghost - 1 ）并保持j < r （或类似地， < r -1 ）来完成的。 但是，这几乎可以肯定并不能提供您想要的行为。 看起来您当前的循环版本是为串行程序准备的，而忽略了您试图通过将列拆分为seg大小的段来引入的并行性。 循环需要完全重新设计，以便它们的访问使用程序中的并行性，并且进程进行通信，以便跨不同处理器的相邻单元进行适当的通信。 这需要对该程序进行大修。

我还要指出两个问题：

1. 如果您在2个以上的进程上运行该程序，则该程序将挂起，因为发送和接收均经过硬编码，只能在进程0和进程1之间进行通信。您需要确保进程2及更高版本中的任何一个都不要尝试发送/接收，或者在他们发送/接收时实际上正在交流。

2. 当您计算seg = c/nprocs ，该除法的其余部分将被忽略。 有250列，但是seg变为250/4 = 62（按整数除法），并且62 * 4 = 248，小于全部列数。 您需要确保处理列的非干净划分。