C++ 中奇怪的指针问题

Question

我遇到了一个非常令人沮丧的指针问题。我之前在这里发布过： 中处理深度嵌套指针

艰难：在 C ++ 太长并且已经过时，所以我选择重新发布更多细节。

这是定义我的类型的头文件：

#include <string>
#include <vector>
#include <sstream>
#include <iostream>

#define USE_3D_GEOM
//#define USE_2D GEOM

#define DEBUG

#ifdef USE_3D_GEOM
 #define DIMENSIONS 3
#elif USE_2D_GEOM
 #define DIMENSIONS 2
#else
 #define DIMENSIONS 1
#endif

#ifndef _COMMON_H
#define _COMMON_H

template<class T>
inline T from_string(const std::string& s)
{
     std::istringstream stream (s);
     T t;
     stream >> t;
     return t;
};

template <class T>
inline std::string to_string (const T& t)
{
std::stringstream ss;
ss << t;
return ss.str();
}

enum e_ensemble_kind 
{
  MICROCANONICAL,
  CANONICAL,
  NVT,
  GRAND_CANONICAL,
  NPT,
  NVE
};

enum e_potential_kind 
{
  HARD_SPHERE,
  SQUARE_WELL,
  LENNARD_JONES
};

enum e_file_types
{
  MC_SIMPLE,
  NAMD,
  GROMACS,
  CHARMM
};

#ifdef USE_3D_GEOM
typedef struct s_coordinates t_coordinates;
#endif

#ifdef USE_2D_GEOM
typedef struct s_coordinates t_coordinates;
#endif

typedef struct s_particle t_particle;

typedef struct s_bond t_bond;

typedef struct s_angle t_angle;


typedef struct s_dihedral t_dihedral;

typedef struct s_molecule t_molecule;

typedef struct s_lj_param t_lj_param;

typedef struct s_bond_param t_bond_param;

typedef struct s_angle_param t_angle_param;

typedef struct s_dih_param t_dih_param;

typedef struct s_lookup_tab t_lookup_tab;

#ifdef USE_3D_GEOM
struct s_coordinates
{
  double x;
  double y;
  double z;

  s_coordinates& operator+(const s_coordinates &to_add)
  {
    x += to_add.x;
    y += to_add.y;
    z += to_add.z;
    return *this;
  }
  s_coordinates& operator-(const s_coordinates &to_subtract)
  {
    x -= to_subtract.x;
    y -= to_subtract.y;
    z -= to_subtract.z;
    return *this;
  }
  s_coordinates& operator=(const s_coordinates &to_assign)
  {
    x = to_assign.x;
    y = to_assign.y;
    z = to_assign.z;
    return *this;
  }
  bool operator==(const s_coordinates &to_assign)
  {

    return x == to_assign.x && y == to_assign.y && z == to_assign.z;
  }
};
#endif

#ifdef USE_2D_GEOM
struct s_coordinates
{
  double x;
  double y;

  s_coordinates& operator+(const s_coordinates &to_add)
  {
    x += to_add.x;
    y += to_add.y;
    return *this;
  }
  s_coordinates& operator-(const s_coordinates &to_subtract)
  {
    x -= to_subtract.x;
    y -= to_subtract.y;
    return *this;
  }
  s_coordinates& operator=(const s_coordinates &to_assign)
  {
    x = to_assign.x;
    y = to_assign.y;
    return *this;
  }
  bool operator==(const s_coordinates &to_assign)
  {

    return x == to_assign.x && y == to_assign.y;
  }
};
#endif

typedef struct s_particle
{
  t_coordinates position;
  double charge;
  double mass;
  std::string name;
  std::vector<t_lj_param>::iterator my_particle_kind_iter;

  s_particle& operator=(const s_particle &to_assign)
  {
    position = to_assign.position;
    charge = to_assign.charge;
    mass = to_assign.mass;
    name = to_assign.name;
    my_particle_kind_iter = to_assign.my_particle_kind_iter;
    return *this;
  }
} t_particle;

struct s_bond
{
  t_particle * particle_1;
  t_particle * particle_2;
  std::vector<t_bond_param>::iterator my_bond_kind_iter;

  s_bond& operator=(const s_bond &to_assign)
  {
    particle_1 = to_assign.particle_1;
    particle_2 = to_assign.particle_2;
    my_bond_kind_iter = to_assign.my_bond_kind_iter;
    return *this;
  }
};

struct s_angle
{
  t_particle * particle_1;
  t_particle * particle_2;
  t_particle * particle_3;
  std::vector<t_angle_param>::iterator my_angle_kind_iter;

  s_angle& operator=(const s_angle &to_assign)
  {
    particle_1 = to_assign.particle_1;
    particle_2 = to_assign.particle_2;
    particle_3 = to_assign.particle_3;
    my_angle_kind_iter = to_assign.my_angle_kind_iter;
    return *this;
  }
};


struct s_dihedral
{
  t_particle * particle_1;
  t_particle * particle_2;
  t_particle * particle_3;
  t_particle * particle_4;
  std::vector<t_dih_param>::iterator my_dih_kind_iter;

  s_dihedral& operator=(const s_dihedral &to_assign)
  {
    particle_1 = to_assign.particle_1;
    particle_2 = to_assign.particle_2;
    particle_3 = to_assign.particle_3;
    particle_4 = to_assign.particle_4;
    my_dih_kind_iter = to_assign.my_dih_kind_iter;
    return *this;
  }
};

struct s_molecule
{
  std::string res_name;
  std::vector<t_particle> my_particles;
  std::vector<t_bond> my_bonds;
  std::vector<t_angle> my_angles;
  std::vector<t_dihedral> my_dihedrals;

  s_molecule& operator=(const s_molecule &to_assign)
  {
    res_name = to_assign.res_name;
    my_particles = to_assign.my_particles;
    my_bonds = to_assign.my_bonds;
    my_angles = to_assign.my_angles;
    my_dihedrals = to_assign.my_dihedrals;
    return *this;
  }
};

struct s_lj_param
{
  double epsilon;
  double sigma;
  std::string atom_kind_name;
};

struct s_bond_param
{
  std::string atom_1;
  std::string atom_2;
  double bond_coeff;
  double default_length;
};

struct s_angle_param
{
  std::string atom_1;
  std::string atom_2; 
  std::string atom_3;
  double angle_coeff;
  double default_angle;
};

struct s_dih_param
{
  std::string atom_1;
  std::string atom_2; 
  std::string atom_3; 
  std::string atom_4;  
  std::vector<double> dih_coeff;
  std::vector<unsigned int> n;
  std::vector<double> delta;
};

struct s_lookup_tab {
  std::string name;
  int code;
};

#endif /*_COMMON_H*/

这是我进行的调用，用于将 t_molecule 类型的 var 添加到分子数组中（请参阅上面的头文件以了解 t_molecule 的定义）。

    void Molecule_Manager_Main::add_molecule(const t_molecule new_molecule)
{
    std::cout << "TYPE :" << new_molecule.res_name << std::endl; 
    std::cout << "3: BOND PARTICLE 1 : "
      << new_molecule.my_bonds[new_molecule.my_bonds.size()-1].particle_1->name
          << std::endl;  
    std::cout << "3: BOND PARTICLE 2 : "
    << new_molecule.my_bonds[new_molecule.my_bonds.size()-1].particle_2->name
          << std::endl; 
    std::cout << "3: BOND ITER CONST : "
    << new_molecule.my_bonds[new_molecule.my_bonds.size()-1].my_bond_kind_iter->bond_coeff
          << " "
    << new_molecule.my_bonds[new_molecule.my_bonds.size()-1].my_bond_kind_iter->default_length
          << std::endl;
    my_molecules.push_back(new_molecule);
    std::cout << "99: INDEX : " << my_molecules.size()-1 << std::endl;
    std::cout << "TYPE :" << my_molecules[my_molecules.size()-1].res_name << std::endl; 
    std::cout << "4: BOND PARTICLE 1 : "
          << my_molecules[my_molecules.size()-1].my_bonds[my_molecules[my_molecules.size()-1].my_bonds.size()-1].particle_1->name
          << std::endl;  
    std::cout << "4: BOND PARTICLE 2 : "
    << my_molecules[my_molecules.size()-1].my_bonds[my_molecules[my_molecules.size()-1].my_bonds.size()-1].particle_2->name
          << std::endl; 
    std::cout << "4: BOND ITER CONST : "
    << my_molecules[my_molecules.size()-1].my_bonds[my_molecules[my_molecules.size()-1].my_bonds.size()-1].my_bond_kind_iter->bond_coeff
          << " "
    << my_molecules[my_molecules.size()-1].my_bonds[my_molecules[my_molecules.size()-1].my_bonds.size()-1].my_bond_kind_iter->default_length
          << std::endl;
  add_performed = true;
}

这完美地工作了......重命名字符串打印，并且键矢量打印中最后一个键的信息。然后一旦我添加了所有分子。我称之为：

t_molecule * Molecule_Manager_Main::get_molecule(unsigned int index)
{
    std::cout << "TYPE :" << my_molecules[index].res_name << std::endl; 
    std::cout << "5: BOND PARTICLE 1 : "
      << my_molecules[index].my_bonds[my_molecules[index].my_bonds.size()-1].particle_1->name
          << std::endl;  
    std::cout << "5: BOND PARTICLE 2 : "
    << my_molecules[index].my_bonds[my_molecules[index].my_bonds.size()-1].particle_2->name
          << std::endl; 
    std::cout << "5: BOND ITER CONST : "
    << my_molecules[index].my_bonds[my_molecules[index].my_bonds.size()-1].my_bond_kind_iter->bond_coeff
          << " "
    << my_molecules[index].my_bonds[my_molecules[index].my_bonds.size()-1].my_bond_kind_iter->default_length
          << std::endl;
  return &(my_molecules[index]);
} 

债券线上的段错误。

我可以从添加步骤中打印的索引看出，我没有覆盖我推到向量上的分子（大小正在增长）。

换句话说，似乎正在发生的事情是： 读取子向量（作品）->在父向量中添加更多项目 ->重读子向量（seg-faults）

这些函数是分子变量添加到向量的唯一方法，并且分子变量仅添加一次并且在我当前的测试中不会在死后修改。

有什么想法吗？？？？先感谢您！！

Answer 1

刚读到您访问了一个名为 my_bond_kind_iter 的变量。在父向量中添加更多项目后，它将调整大小。这意味着（假设您没有 C++0x 右值感知容器）子向量也将被复制，从而使所有现有指针和引用无效。因此，当您尝试访问这个现在完全无效的旧迭代器时，您好分段错误。如果您向子向量添加更多内容，这当然也会发生。

向量迭代器并不安全，你不能保留它们并稍后访问它们，因为向量调整大小意味着移动内存，而这是在实现时突发奇想发生的。

Answer 2

在不同的对象中，您存储迭代器来访问某些向量中的元素。当底层向量被修改时，例如添加新元素，这些迭代器就会失效。取消引用此类迭代器是未定义的行为。

当您添加新分子时，可能会修改已存储迭代器的向量，并且稍后使用这些迭代器会导致分段错误。

Answer 3

我会是你，我会大量重构这段代码。

大多数时候，当我遇到像你这样的问题时（而且这种情况变得非常罕见），我会重构代码，直到清楚地看到问题为止。这里有太多明显可以避免的重复。使用 typedef、引用、const 来避免重复。

重构可以让你重新组织你的代码和你的思想，简化，让问题变得显而易见。花点时间这样做，你就会找到问题的根源。

这可能超出了这段代码。

（关于重构，我建议阅读以下内容： http://sourcemaking.com/refactoring ）

Answer 4

我建议在编写跟踪代码（但不限于跟踪代码）时避免下标运算符（例如 my_molecules[index]），更喜欢 at() 成员函数。