由于多线程而导致的段错误（使用boost库）

Question

我们有一个同时使用boost的矩阵库和稀疏矩阵库的程序，并且我们试图集成boost线程。 但是，当我们从单线程应用程序转移到多线程应用程序时，我们遇到的分段错误在单线程情况下不会发生。

我们已经使用gdb进行了调试（在Eclipse中），并且发现在boost代码中的函数调用期间发生了段错误，即我尝试访问稀疏矩阵的条目，并且堆栈跟踪进入了boost代码并在这些文件中的某些点（并非总是同一点）。

我很困惑，因为这些矩阵是在各个线程中分配的，并且所有共享资源都由互斥锁保护。 此外，我认为线程通常不会导致段错误，只是多次访问和不良数据。 但是，我显然没有多线程编程的经验，所以我希望在这一领域有更多经验的人能够提供一些建议。

我正在使用boost管理的make系统，示例编译命令是

g++ -DNDEBUG -I"/usr/local/include/boost-1_38" -I/usr/local/include -I"/home/scandido/workspace/BigSHOT/src" -I"/home/scandido/workspace/BigSHOT/src/base" -O3 -Wall -c -fmessage-length=0 `freetype-config --cflags` -pthread -MMD -MP -MF"src/utils/timing_info.d" -MT"src/utils/timing_info.d" -o"src/utils/timing_info.o" "../src/utils/timing_info.cpp"

链接器命令是

g++ -L"/usr/local/lib" -L/usr/local/lib -o"BigSHOT"  ./src/utils/timing_info.o ... many more objects ... ./src/base/pomdp/policy_fn/EventDriven.o ./src/base/pomdp/policy_fn/Greedy.o  ./src/anotheralgorithm.o   -lboost_serialization-gcc43-mt -lpthread -lboost_thread-gcc43-mt -lboost_program_options-gcc43-mt -lboost_iostreams-gcc43-mt -lpng -lpngwriter -lz -lfreetype

这是seg错误的线程的堆栈跟踪：

Thread [5] (Suspended: Signal 'SIGSEGV' received. Description: Segmentation fault.) 
    17 boost::numeric::ublas::mapped_matrix<bool, boost::numeric::ublas::basic_row_major<unsigned long, long>, boost::numeric::ublas::map_std<unsigned long, bool, std::allocator<std::pair<unsigned long const, bool> > > >::operator() /usr/local/include/boost-1_38/boost/numeric/ublas/matrix_sparse.hpp:377 0x000000000041c328 
    16 BigSHOT::Fire1FireState::get_cell() /home/scandido/workspace/BigSHOT/src/systems/fire1/pomdp/Fire1State.cpp:51 0x0000000000419a75    
    15 BigSHOT::Fire1SquareRegionProbObsFn::operator() /home/scandido/workspace/BigSHOT/src/systems/fire1/obs_fn/Fire1SquareRegionProbObsFn.cpp:92 0x000000000042ac37   
    14 BigSHOT::Fire1SquareRegionProbObsFn::operator() /home/scandido/workspace/BigSHOT/src/systems/fire1/obs_fn/Fire1SquareRegionProbObsFn.cpp:66 0x000000000042a8bf   
    13 BigSHOT::BayesFilterFn<BigSHOT::Fire1Belief, BigSHOT::Fire1State, BigSHOT::Fire1Action, BigSHOT::Fire1Observation>::update() /home/scandido/workspace/BigSHOT/src/base/pomdp/filter_fn/BayesFilterFn.h:50 0x0000000000445c3b 
    12 BigSHOT::HyperParticleFilter<BigSHOT::Fire1Belief, BigSHOT::Fire1Action, BigSHOT::Fire1Observation>::future_evolution() /home/scandido/workspace/BigSHOT/src/base/hpf/HyperParticleFilter.h:127 0x00000000004308e0   
    11 BigSHOT::HyperParticleFilter<BigSHOT::Fire1Belief, BigSHOT::Fire1Action, BigSHOT::Fire1Observation>::hyperfilter() /home/scandido/workspace/BigSHOT/src/base/hpf/HyperParticleFilter.h:86 0x000000000043149b 
    10 BigSHOT::HyperParticleFilterSystem<BigSHOT::HyperCostFn<BigSHOT::Fire1Belief, BigSHOT::Fire1Action>, BigSHOT::PolicyFn<BigSHOT::Fire1Belief, BigSHOT::Fire1Action>, BigSHOT::Fire1Belief, BigSHOT::Fire1Action, BigSHOT::Fire1Observation>::next_stage() /home/scandido/workspace/BigSHOT/src/base/hpf/HyperParticleFilter.h:189 0x0000000000446180  
    9 hyperfilter() /home/scandido/workspace/BigSHOT/src/anotheralgorithm.cpp:126 0x0000000000437798    
    8 hf_thread_wrapper() /home/scandido/workspace/BigSHOT/src/anotheralgorithm.cpp:281 0x0000000000437cd9  
    7 boost::_bi::list1<boost::_bi::value<int> >::operator()<void (*)(int), boost::_bi::list0>() /usr/local/include/boost-1_38/boost/bind.hpp:232 0x000000000043f25a    
    6 boost::_bi::bind_t<void, void (*)(int), boost::_bi::list1<boost::_bi::value<int> > >::operator() /usr/local/include/boost-1_38/boost/bind/bind_template.hpp:20 0x000000000043f298 
    5 boost::detail::thread_data<boost::_bi::bind_t<void, void (*)(int), boost::_bi::list1<boost::_bi::value<int> > > >::run() /usr/local/include/boost-1_38/boost/thread/detail/thread.hpp:56 0x000000000043f2b6   
    4 thread_proxy()  0x00007f28241c893f    
    3 start_thread()  0x00007f28243d93ba    
    2 clone()  0x00007f2822a4ffcd   
    1 <symbol is not available> 0x0000000000000000  

它所在的代码行是此块的第二行：

const_reference operator () (size_type i, size_type j) const {
  const size_type element = layout_type::element (i, size1_, j, size2_);
  const_subiterator_type it (data ().find (element));

我想重申的是，seg错误并不总是在代码中的同一位置发生，而是总是在执行boost代码时发生。

在此先感谢您的帮助！

Answer 1

如果破坏堆或自由存储区，例如通过两次释放（或两次删除）指针，然后访问指针，该段错误似乎是由其他经过良好调试的库（甚至是标准库！）引起的已经被释放（或删除），释放（或删除）未分配的指针，在应该使用delete []的地方使用delete，反之亦然，等等。

该崩溃通常会在发生错误的时间和位置在完全不同的位置和完全不同的时间发生。 如果您有多个线程之间共享的矩阵以外的变量，并且您的竞争条件（例如，导致您重复删除该共享变量）可能会破坏免费存储，并随后导致Boost矩阵内部崩溃码。

您应该通过类似valgrind的工具运行代码，以尝试跟踪堆/空闲存储损坏。