gcc 如何诊断一个成员变量在代码段中被随机设置为零?

68de4m5k  于 2023-05-18  发布在  其他
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我无法展示导致这个问题的整个代码(而且我在物理上也不可能做到),我认为实际解决这个问题可能超出了这里的范围。所以我想问的问题是我如何诊断这个问题。
基本上,我有一个类似于这样的类(注意,我 * 无法 * 再现我在MVCE中遇到的问题,所以我只是大致显示我正在做什么,以便我可以获得有关我需要调试的 * 工具 * 的帮助):

#include <memory>
#include <array>
#include <semaphore> 
#include <thread> 

struct SharedDataStructure{
    SharedDataStructure(){
         for(auto& value : semaphore_array){
             value = std::make_unique<std::unique_ptr<std::counting_semaphore<2>>(2); 
         }
    }
    std::uint32_t get_latest_index(){... calculates some index}; 
    std::array<std::atomic<uint32_t>,16> atomics_member; 
    std::array<std::unique_ptr<std::counting_semaphore<2>, 16> semaphore_array; 
    std::uint32_t dummy0;

}

struct ThreadClass{
    ThreadClass(std::atomic<bool>& stop_flag, SharedDataStructure& shared_data_structure){
        auto thread_function = [&shared_data_structure, control_toke](){
            ...

            ... create socket
            
            std::array<mmsghdr, 1024> msgvec; 
            std::array< iovec, 1024> iovecs; 
            auto thread_socket = socket(...);
            ... //initialize  initilaize mmsghdr and iovecs up here
            ... //set thread_socket options, bind to (0.0.0.0) and some port here etc.. 
            timespec timeout = {}; 
            timeout.tv_sec = 1; 
            while(!stop_flag){
                // up until this point, shared_data_structure.semaphore_array is filled with what appear to be actual normal pointers. 
                auto packet_count = recvmmsg(thread_socket, msgvec.data(), msgvec.size(), 0, timeout); 
                // after this point, shared_data_structure.semaphore_array is filled with nullptrs, as if somethign zeroed all the values out. 
                for(std::size_t i = 0; i < packet_count; ++packet_count){
                    auto index = shared_data_structure.calculate_latest_index(); // in debugger this is 1, so no out of bounds
                    //causes segmentation fault, because for some reason now all the pointers in semaphore_array are nullptr...
                    shared_data_structure.semaphore_array[index].aquire(); 
                    //do something here. 
                    shared_data_structure.semaphore_array[index].release();
                }
            }
        }
        m_thread = std::thread(thread_function); 
    }
    ~ThreadClass(){
        m_thread.join(); 
    }
    std::thread m_thread; 

}

void create_thread_class(std::atomic<bool>& stop_flag){
    SharedDataStructure shared_data_structure;
    ThreadClass thread_class_0(stop_flag, shared_data_structure); 
    //ThreadClass thread_class_1(stop_flag, shared_data_structure); happens whether this is commented out or not. 
    while(!stop_flag.load()){
        //... at this point this just became an empty loop for debugging. 
    }
}
//invoke create_thread_class in a thread on it's own later.

在这行代码之前:

auto packet_count = recvmmsg(thread_socket, msgvec.data(), msgvec.size(), 0, timeout);

SharedDataStructure::semaphore_array包含一堆“真实的”指针,就像我初始化的那样。但之后,所有指针都变成nullptr。注意,结构中的其他值似乎都没有受到影响。
我都不知道怎么调试这个了。很明显,recvmmsg(...)应该对一个类中没有使用的成员有 * 零 * 的影响。我想我调用了某种未定义的行为,但我甚至不知道如何找到它。结果看起来类似于缓冲区溢出,但我不明白这将如何影响堆栈变量(我不认为recvmmsg在堆栈上做了大量的事情?).

如何诊断此类问题?

tkclm6bt

tkclm6bt1#

好吧,我用评论说的,我找到了问题。首先,我使用Clion,我试图通过那里使用GDB,它有点工作,但它卡住了。我会解释我做了什么。
所以我使用了命令行。
我以前

(gdb) break my_file.h:[[line where for(std::size_t i = 0; i < packet_count; ++packet_count) is]]

然后我就做了

(gdb) watch shared_data_structure.semaphore_array[0]

我运行了这个程序并试着观看。一开始我得到了一些奇怪的结果。首先,当我在recvmmsg函数中单步执行错误时,它跳到了thread_function lambda的函数参数,然后又回到了thread_socket的位置。然后,在我再次执行步骤后,gdb中的所有内容都冻结了大约30秒(这可能是我放弃使用Clion的GDB接口的地方)。我想这和我没有glibc的debug-info有关(它之前警告过我),但是我没有能力在我的系统上安装debug-info的东西,所以虽然这可能对我有帮助,但这不是一个选择。
在它冻结之后,它抛出了一些关于它没有找到std::array<std::unique_ptr<std::counting_semaphore<2>, std::default_deleter>, 16>的构造函数调试表示的python错误
但在它显示值已设置在这一点上。手表工作了。
问题是,我用bt运行了一个堆栈跟踪,然后……它只是recvmmesg和程序的其余部分,没有更深层次的内容。
基本上

recvmmsg()
some_std_invoke_stuff()
some_std_thread_stuff()
... all irrelevant out of scope

同样,debug-info可能会有所帮助,但至少在这一点上,我知道问题是100%发生在recvmmsg上。
之后我使用Valgrind检查代码,过了一段时间我看到了一堆错误,比如“mmsghdr[633] accessed uninitialized bytes”(一堆连续值)。所以我不得不诊断mmsghdr初始化。
我没有在上面包括这个,因为再次,解决我的特定问题并不是我想要的(我不得不通过记忆来写这个,我不记得了),但基本上这就是初始化的样子:

std::array<mmsghdr, 1024> msgvec; 
std::array<iovec, 1024> iovecs; 
my::aligned_vector<std::byte, buffer_size * n> buffers; 

for(std::size_t i = 0; i < 1024; ++i){
    iovecs[i].iov_base         = (&buffers + (i * buffer_size));
    iovecs[i].iov_len          = buffer_size;
    msgs[i].msg_hdr.msg_iov    = &iovecs[i];
    msgs[i].msg_hdr.msg_iovlen = 1;
}

一开始我想可能我的I迭代得太远了,所以我Assert反对

for(std::size_t i = 0; i < 1024; ++i){
    assert(buffers.size() + (i * buffer_size + buffer_size)); 
    iovecs[i].iov_base         = (&buffers + (i * buffer_size));
    iovecs[i].iov_len          = buffer_size;
    msgs[i].msg_hdr.msg_iov    = &iovecs[i];
    msgs[i].msg_hdr.msg_iovlen = 1;
}

才意识到真正的问题iov_base是一个void*,它可以接受任何类型的指针。这意味着(&buffers + (i * buffer_size))my::aligned_vector<std::byte, buffer_size * n>的指针,而不是一堆字节。我不得不将其更改为(buffers.data() + (i * buffer_size))

for(std::size_t i = 0; i < 1024; ++i){
    MY_ASSERT(buffers.size() + (i * buffer_size + buffer_size)); 
    iovecs[i].iov_base         = static_cast<std::byte>(buffers.data() + (i * buffer_size));
    iovecs[i].iov_len          = buffer_size;
    msgs[i].msg_hdr.msg_iov    = &iovecs[i];
    msgs[i].msg_hdr.msg_iovlen = 1;
}

然后我的问题就解决了。

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