打开 g++优化导致段错误 - 我不明白

Question

我一直在研究我的程序，并决定使用 g++ -O3 打开一些优化。突然，我的程序开始出现段错误。我已经找到了有问题的代码，并将我的程序最小化为仍然存在段错误的代码（仅当使用 3 级优化时）。我希望有人可以快速浏览一下代码（我尝试尽可能地最小化它）：

// src/main.cpp
#include "rt/lights/point.hpp"
int main(int argc, char **argv)
{
    rt::Light *light = new rt::light::Point(alg::vector(.0f, 5.0f, 5.0f), rt::Color(1.0f), .5f);
    return 0;
}


// include/rt/lights/point.hpp
#ifndef RT_LIGHT_POINT_HPP_
#define RT_LIGHT_POINT_HPP_

#include "rt/accelerator.hpp"
#include "rt/color.hpp"
#include "rt/intersection.hpp"
#include "rt/light.hpp" // abstract

namespace rt {
namespace light {

class Point : public Light
{
  public:
    Point(alg::vector pos, Color color, float intensity) : Light(intensity * color), pos(pos) {}

    Color get_contrib(const Intersection&, const Accelerator&, const alg::vector& toViewer) const;

  private:
    alg::vector pos;
};

} // namespace light
} // namespace rt

#endif


// include/rt/light.hpp
#ifndef RT_LIGHT_HPP_
#define RT_LIGHT_HPP_

#include "algebra/vector.hpp"
#include "rt/color.hpp"

namespace rt {

class Intersection;
class Accelerator;

class Light
{
  public:
    Light(Color intensity) : intensity(intensity) {}

    virtual Color get_contrib(const Intersection&, const Accelerator&, const alg::vector& toViewer) const = 0;

    Color get_intensity() const {return intensity;}

  protected:
    Color intensity;
};

} // namespace rt

#endif

我希望了解为什么此代码在使用优化时仅出现段错误，以及如何阻止它这样做。谢谢！

$ find src/ -name "*.cpp" | xargs g++ -I include/ -O3
$ ./a.out
Segmentation fault

编辑：根据请求，alg::vector 的构造函数

struct vector
{
    float x, y, z;
    vector() : x(.0f), y(.0f), z(.0f) {}
    explicit vector(float f) : x(f), y(f), z(f) {}
    vector(float x, float y, float z) : x(x), y(y), z(z) {}
    // ...

Edit2：使用 -g 编译时添加 gdb 输出

(gdb) file a.out
Reading symbols from /home/rob/devel/gbug/a.out...done.
(gdb) run
Starting program: /home/rob/devel/gbug/a.out 

Program received signal SIGSEGV, Segmentation fault.
rt::light::Point::Point (this=0x804b008, pos=..., color=..., intensity=0.5)
    at src/rt/lights/point.cpp:13
13  Point::Point(alg::vector pos, Color color, float intensity) : Light(intensity * color), pos(pos)
(gdb) bt
#0  rt::light::Point::Point (this=0x804b008, pos=..., color=..., intensity=0.5)
    at src/rt/lights/point.cpp:13
#1  0x08048898 in main (argc=1, argv=0xbffff3e4) at src/main.cpp:5

Edit3：rt::Color 的源。

// include/rt/color.hpp
#ifndef RT_COLOR_HPP_
#define RT_COLOR_HPP_

#include "algebra/vector.hpp"

namespace rt {

/*******************************************************************************
 * CLASS DEFINITION
 */

struct Color
{
    float r, g, b;
    Color() : r(.0f), g(.0f), b(.0f) {}
    explicit Color(float f) : r(f), g(f), b(f) {}
    Color(float r, float g, float b) : r(r), g(g), b(b) {}

    Color& operator+= (const Color&);
    Color& operator*= (const Color&);
    Color& operator*= (float);
};

/*******************************************************************************
 * MEMBER OPERATORS
 */

inline Color& Color::operator+= (const Color& other)
{
    r += other.r;
    g += other.g;
    b += other.b;
    return *this;
}

inline Color& Color::operator*= (const Color& other)
{
    r *= other.r;
    g *= other.g;
    b *= other.b;
    return *this;
}

inline Color& Color::operator*= (float f)
{
    r *= f;
    g *= f;
    b *= f;
}

/*******************************************************************************
 * ADDITIONAL OPERATORS
 */

inline Color operator+ (Color lhs, const Color& rhs)
{
    return lhs += rhs;
}

inline Color operator* (Color lhs, const Color& rhs)
{
    return lhs *= rhs;
}

inline Color operator* (Color c, float f)
{
    return c *= f;
}

inline Color operator* (float f, Color c)
{
    return c *= f;
}

} // namespace rt

#endif

Answer 1

当计算 intensity * color 时，会间接调用此运算符：

inline Color& Color::operator*= (float f)
{
    r *= f;
    g *= f;
    b *= f;
}

它声称返回对 Color 的引用，但事实并非如此。它应该返回对 *this 的引用，就像其他运算符一样：

return *this;

Answer 2

是时候学习如何使用 gdb 进行调试了！

使用 -g 重新编译所有源代码：

find src/ -name "*.cpp" | xargs g++ -I include/ -O3 -g

然后运行 ​​gdb，加载文件并执行它：

gdb
file a.out
run

当程序遇到段错误时，gdb 会将您带到命令提示符。在 (gdb) 提示符下键入“bt”并按 Enter 键。它会给你堆栈跟踪。堆栈的第一帧将是导致分段错误的代码行。

如果很明显，请从那里修复它，否则将输出添加到您的问题中。有时 gdb 不擅长调试构造函数中的代码，但请先尝试一下，看看它说了什么。

Answer 3

您必须意识到，并不是优化破坏了您的代码，而是代码已经被破坏了。仅通过查看这些块我无法完全了解发生了什么，但看到好像您在新语句上出现了段错误，我会尝试将我的精力集中在检查新函数的输入参数上。在 03 优化期间发生的许多事情之一是，编译器将尝试内联函数调用、展开循环、创建新变量以及删除变量以加速执行。第一步，仔细检查任何有循环的地方，并确保你正在做类似 i < > 的事情。 strlen(str) 认为该语句并不疯狂，并断言不应该为 NULL 的输入参数实际上也不是 NULL。

希望这有帮助。

Answer 4

我不确定这是否是您遇到的问题，但如果您有一个具有多态使用的虚拟函数的类，它应该有一个虚拟析构函数：

class Light {
   ...
   virtual ~Light {}
   ...
};

目前，如果您要删除 <在 main 中的 code>light 变量中，将调用 ~Light 析构函数（因为该变量的类型为 Light*），而不是正确的 ~点一。使析构函数成为虚拟可以解决这个问题。

Answer 5

使用成员变量 pos 和传入的变量 pos 可能会出现一些混淆，请尝试将它们命名为不同的变量名称。

Point(alg::vector pos, Color 颜色, 浮动强度) : Light(强度 * 颜色), pos(pos) {}