SIGSEGV，（似乎）由 printf 引起

Question

首先，对任何交叉发布表示歉意。希望我没有在这里重复这个问题，但我无法在其他地方找到这个问题（通过 Google 和 Stack Overflow）。

这是错误的要点。如果我在代码中的任何位置调用 printf、sprintf 或 fprintf 来显示浮点数，我会收到 SIGSEGV (EXC_BAD_ACCESS)< /代码> 错误。让我举个例子。

以下抛出错误：

float f = 0.5f;
printf("%f\n",f);

此代码没有：

float f = 0.5f;
printf("%d\n",f);

我意识到那里有隐式转换，但我不关心这一点。我只是无法理解为什么打印浮点数与打印整数会抛出错误。

注意：部分代码使用malloc创建一些非常大的多维数组。但是，这些打印语句没有以任何方式引用这些数组。这是我如何声明这些数组的示例。

#define X_LEN 20
#define XDOT_LEN 20
#define THETA_LEN 20
#define THETADOT_LEN 20
#define NUM_STATES (X_LEN+1) * (XDOT_LEN+1) * (THETA_LEN+1) * (THETADOT_LEN+1)
#define NUM_ACTS 100

float *states = (float *)malloc(NUM_STATES * sizeof(float));
// as opposed to float states[NUM_STATES] (more memory effecient)


float **q = (float**)malloc(NUM_STATES * sizeof(float*));

for(int i=0; i < NUM_STATES; i++) {
    float *a = (float*)malloc(NUM_ACTS * sizeof(float));
    for(int j=0; j < NUM_ACTS; j++) {
        a[j] = 0.0f;
    }
    q[i] = a;
}

然后上面的 printf 语句出现在代码的后面。

我之所以包含 malloc 内容，是因为据我了解，SIGSEGV 与格式不良的 malloc 调用有关。因此，如果数组初始化是导致问题的原因，我想知道：

• 为什么？
• 如何更改 malloc 代码来解决此问题？

我已经包含了 OS X 生成的崩溃日志，以防万一可以帮助任何人。

Process:         pole [5453]
Path:            {REDACTED}
Identifier:      pole
Version:         ??? (???)
Code Type:       X86-64 (Native)
Parent Process:  bash [5441]

Date/Time:       2009-12-08 11:38:38.358 -0600
OS Version:      Mac OS X 10.6.2 (10C540)
Report Version:  6

Interval Since Last Report:          130074 sec
Crashes Since Last Report:           68
Per-App Crashes Since Last Report:   63
Anonymous UUID:                      CA20CF15-8C46-4C85-A793-6C69F9F40140

Exception Type:  EXC_BAD_ACCESS (SIGSEGV)
Exception Codes: KERN_INVALID_ADDRESS at 0x0000000100074f3b
Crashed Thread:  0  Dispatch queue: com.apple.main-thread

Thread 0 Crashed:  Dispatch queue: com.apple.main-thread
0   libSystem.B.dylib               0x00007fff828d489e __Balloc_D2A + 164
1   libSystem.B.dylib               0x00007fff828d49b8 __d2b_D2A + 45
2   libSystem.B.dylib               0x00007fff828e8c74 __dtoa + 320
3   libSystem.B.dylib               0x00007fff828aa960 __vfprintf + 4980
4   libSystem.B.dylib               0x00007fff828ec7db vfprintf_l + 111
5   libSystem.B.dylib               0x00007fff828ec75e fprintf + 196
6   pole                            0x00000001000028b5 Balance::sarsa() + 187
7   pole                            0x0000000100002e54 main + 49
8   pole                            0x00000001000010a8 start + 52

Thread 0 crashed with X86 Thread State (64-bit):
  rax: 0x0000000000000001  rbx: 0x000000010042cca0  rcx: 0x000000010042cca8  rdx: 0x0000000100074f3b
  rdi: 0x000000000000000e  rsi: 0x00007fff5fbfecbc  rbp: 0x00007fff5fbfeba0  rsp: 0x00007fff5fbfeb90
   r8: 0x00007fff5fbff0b0   r9: 0x0000000000000000  r10: 0x00000000ffffffff  r11: 0x000000010083a40b
  r12: 0x0000000000000001  r13: 0x00007fff5fbfecb8  r14: 0x00007fff5fbfecbc  r15: 0x000000010000363e
  rip: 0x00007fff828d489e  rfl: 0x0000000000010202  cr2: 0x0000000100074f3b

Binary Images:
       0x100000000 -        0x100003fff +pole ??? (???)  {REDACTED}
    0x7fff5fc00000 -     0x7fff5fc3bdef  dyld 132.1 (???)  /usr/lib/dyld
    0x7fff81697000 -     0x7fff8169bff7  libmathCommon.A.dylib ??? (???)  /usr/lib/system/libmathCommon.A.dylib
    0x7fff8289c000 -     0x7fff82a5aff7  libSystem.B.dylib ??? (???)  /usr/lib/libSystem.B.dylib
    0x7fff83c4c000 -     0x7fff83cc9fef  libstdc++.6.dylib ??? (???)  /usr/lib/libstdc++.6.dylib
    0x7fffffe00000 -     0x7fffffe01fff  libSystem.B.dylib ??? (???)  /usr/lib/libSystem.B.dylib

Model: MacBookPro4,1, BootROM MBP41.00C1.B03, 2 processors, Intel Core 2 Duo, 2.4 GHz, 2 GB, SMC 1.27f2
Graphics: NVIDIA GeForce 8600M GT, GeForce 8600M GT, PCIe, 256 MB
Memory Module: global_name
AirPort: spairport_wireless_card_type_airport_extreme (0x14E4, 0x8C), Broadcom BCM43xx 1.0 (5.10.91.19)
Bluetooth: Version 2.2.4f3, 2 service, 1 devices, 1 incoming serial ports
Network Service: AirPort, AirPort, en1
Serial ATA Device: Hitachi HTS542520K9SA00, 186.31 GB
Parallel ATA Device: MATSHITADVD-R   UJ-867
USB Device: Built-in iSight, 0x05ac  (Apple Inc.), 0x8502, 0xfd400000
USB Device: Apple Internal Keyboard / Trackpad, 0x05ac  (Apple Inc.), 0x0230, 0x5d200000
USB Device: IR Receiver, 0x05ac  (Apple Inc.), 0x8242, 0x5d100000
USB Device: BRCM2046 Hub, 0x0a5c  (Broadcom Corp.), 0x4500, 0x1a100000
USB Device: Bluetooth USB Host Controller, 0x05ac  (Apple Inc.), 0x820f, 0x1a110000

谢谢。

Answer 1

您的代码中其他地方存在与 printf 语句无关的错误。您在某处占用了内存，但直到 printf 尝试使用 __BAlloc_D2A 分配一些内存时，问题才显现出来，这会崩溃，因为它使用的堆数据结构跟踪已损坏的空闲内存块。

要尝试检测您在哪些地方占用了内存，可以使用多种工具。如果您使用的是 Linux，我建议使用 valgrind，它本质上是在虚拟机中运行您的代码，并在您需要时告诉您做任何非法的事情，例如越界读/写内存、读取未初始化的变量等。但是，它在 Mac OS X 中尚不可用。

一种选择是使用 libgmalloc：

% cat gmalloctest.c
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>

main()
{
  unsigned *buffer = (unsigned *)malloc(sizeof(unsigned) * 100);
  unsigned i;

  for (i = 0; i < 200; i++) {
    buffer[i] = i;
  }

  for (i = 0; i < 200; i++) {
     printf ("%d  ", buffer[i]);
  }
}

% cc -g -o gmalloctest gmalloctest.c
% gdb gmalloctest
Reading symbols for shared libraries .. done
(gdb) set env DYLD_INSERT_LIBRARIES /usr/lib/libgmalloc.dylib
(gdb) r
Starting program: gmalloctest
Reading symbols for shared libraries .. done
GuardMalloc: Allocations will be placed on 16 byte boundaries.
GuardMalloc:  - Some buffer overruns may not be noticed.
GuardMalloc:  - Applications using vector instructions (e.g., SSE or Altivec) should work.
GuardMalloc: GuardMalloc version 19

Program received signal EXC_BAD_ACCESS, Could not access memory.
Reason: KERN_PROTECTION_FAILURE at address: 0xb000d000
0x00001f65 in main () at gmalloctest.c:10
10          buffer[i] = i;
(gdb) print i
$1 = 100
(gdb) where
#0  0x00001f65 in main () at gmalloctest.c:10
(gdb)

另请参阅启用 Malloc 调试功能。

Answer 2

当您访问未映射到任何内容的虚拟地址或以不允许的方式访问地址（例如，尝试写入只读区域）时，会发生 SIGSEGV。正如您所说，分段错误可能与堆损坏有关。这是因为在内部，大多数 malloc 实现将簿记信息与堆上分配的数据交错。如果簿记信息被损坏，malloc 的行为将不确定。直到程序的后期，您可能才会看到任何错误。

在这种情况下，printf 可能会在内部分配一些内存，从而触发故障。解决此问题的最佳方法可能是使用 valgrind 运行程序，一旦发生任何堆损坏，它将通知您。

Answer 3

您可能会遇到指针算术错误或缓冲区溢出，从而产生破坏 printf 的副作用。

尝试注释掉大部分代码（除了 printf）并查看它是否崩溃。如果没有，则逐渐取消注释部分，直到崩溃恢复。看完你就知道问题出在哪里了。

另外，如果您使用的是 Linux 或任何 Unix 变体，请考虑使用 valgrind 。

编辑：

我在您的错误报告中看到了这一点：

0   libSystem.B.dylib               0x00007fff828d489e __Balloc_D2A + 164

这就是实际崩溃的地方，这似乎是一个低级分配例程。我猜你有一个缓冲区溢出，它破坏了空闲列表，导致某些未来的分配中断（例如在此 printf 中）。

Answer 4

第一个可能性是，您只是简单地 malloc() 为数组分配了足够的内存，而 printf() 尝试再 malloc() 一点，但失败了。我认为这是极不可能的。

第二个可能性是您的 printf() 并不像您显示的那么简单，而是一些相当复杂的多级指针表达式，并且该表达式在某个地方变得疯狂。

Answer 5

printf 的某些实现在处理“%f”时会进行 malloc。如果它这样做，那么如果您在某个时刻内存溢出（即在分配结束后写入），则 printf 可以尝试进行分配并发现堆损坏并抛出错误......

只是一个想法。

编辑：可能值得看看你的状态数组是如何填充的......另外两个看起来不错，但你可能会在任何地方写到最后......

Answer 6

printf("%f", parm) 期望参数为双精度型。您的 f 是一个浮点数，它会隐式转换为双精度数。

也许隐式转换搞砸了？？？

尝试显式转换

float f = 0.5f;
printf("%f\n",(double)f);

，甚至

float f = 0.5f;
double ff = f;
printf("%f\n",ff);

Answer 7

只是猜测，但是您完成了 #include 吗？如果范围内没有 malloc() 原型，编译器就会假定 malloc() 返回 int，这显然是不正确的。

如果我是对的（即使不是），它揭示了不在 C 中转换 malloc() 返回值的原因。请注意，如果您正在为 C 和 C++ 编写代码，则需要，但对于纯 C，不要强制转换 malloc() 的返回值，并让编译器为您做正确的事情。

因此，不要： 而是

T *data = (T *) malloc(sz * sizeof(T));

这样做：

#include <stdlib.h>
...
T *data = malloc(sz * sizeof *data);

这里，T 是任何类型。优点是：

1. 如果你忘记#include ，编译器会报错，
2. 如果你改变data的类型，malloc() 调用不需要改变，而且
3. 我认为它更容易阅读并且更不容易出错。

通过转换 malloc() 的返回值，编译器不会有机会警告您缺少 stdlib.h 的包含。