使用-O3與g ++進行編譯時，C ++程序中出現分段錯誤

Question

當我使用g ++（版本4.9.1）編譯以下代碼時，對於非優化或使用-O2的優化，它可以正常工作。 但是，使用-O3進行編譯時，該程序在第30行崩潰，並顯示“分段錯誤（內核已轉儲）”。

我試圖使這一過程盡可能簡單。 我還注意到，刪除（看似）不重要的部分，例如成員變量詞，似乎可以解決問題。 我在這里做錯了什么？

#include <iostream>
#include <stdlib.h>
using namespace std;

char *curMemPos2=NULL;  //The first free pos in allocated memory

class Dictionary{
    public:
        int numWords;
        int* words;
        double* wordFrequency;
        Dictionary(int nw){
            numWords = nw;
            wordFrequency = NULL;
            wordFrequency = (double*)curMemPos2;
            curMemPos2 += (sizeof(double)*numWords);

            words = NULL;
            words = (int*)curMemPos2;
            curMemPos2 += (sizeof(int)*numWords);

            if (wordFrequency == NULL || words == NULL) {
                cout << "could not allocate memory" << endl;
                exit(0);
            }
        }

        void addwords(){
            for (int i = 0; i < numWords; i++){
                wordFrequency[i] = i * 0.2;
            }
        }
};

int main(){ 
    curMemPos2 = (char*) malloc(1024 * 1024);

    if (curMemPos2 == NULL) {
        cout << "could not allocate initial memory" << endl;
        exit(0);
    }

    for (int i = 5; i < 10; i++){
        cout << "--------------------------" << endl;
        cout << "initializing dict with " << i << " words" << endl;
        Dictionary d = Dictionary(i);
        cout << "adding words" << endl;
        d.addwords();
    }
}

Answer 1

您似乎在這里嘗試做一個基於內存池的分配器，這通常不是一個壞主意。 （不過，該實現可能需要進行很多改進。）

您遇到的問題是對齊。 int可能是4字節對齊的。 double可能是8字節對齊的。

對於具有基本對齊要求的任何類型的對象， malloc返回的地址始終會進行適當的對齊-因此，對於int或double ，它始終會進行良好的對齊。 當您嘗試分配奇數個int時，會發生此問題。 假設malloc返回地址0x3000並且您分配了五個int ，然后curMemPos2的地址變為0x3014 ，然后您嘗試分配了五個double -但是0x3014不是有效的double地址，因為它不是8字節對齊。

Answer 2

它不能與優化一起工作，而不能與優化一起工作，這表明您的代碼中存在一些未定義的行為，這在某些情況下（不幸地）起作用了。

您在這里有幾個候選人：

• 如果兩個不同類型的指針（例如int *words和double *wordfrequency ）指向相同的內存位置，則不會使用嚴格的別名 。 嚴格的別名是關於編譯器對指針所做的假設，以便進一步優化代碼。
• 您添加到全局curMemPos2指針，有時為sizeof(int)有時為sizeof(double) 。 即使您的初始指針可能符合所有類型的對齊方式，如果優化程序嘗試使用具有對齊方式要求的特殊cpu操作，您的cumMemPos2也可能不符合double導致錯誤的對齊方式要求。
• 您自己制定的分配方案無法控制上限：您將永遠增加curMemPos2並且您的指針可能有一天指向未分配的內存（此處沒有任何內容將其設置為NULL）。 但是好吧，這不是您的問題的根源，因為您只分配了幾個條目。

意見建議：

由於每個Dictionary結構在自我管理的內存池中都使用numwords int和numwords double ，因此我建議使用受保護的結構：

class Dictionary{
    protected: 
        struct mbloc {     // with a struct, the compiler takes care of alignment requ.
            double frequency; 
            int words; 
            };            
    public:
         ...   // allocate mbloc *entries instead of *int and *doubles; 
}; 

通過這種方法，您可以考慮使用new分配干凈的mbloc數組，甚至分配vector<mbloc> 。