在大学练习中,我遇到了一个变量的奇怪行为。
/* Main parameters */
double sizeX, sizeY; /* Size of the global domain */
int nPartX, nPartY; /* Particle number in x, y direction */
int nPart; /* Total number of particles */
int nCellX, nCellY; /* (Global) number of cells in x, y direction */
int steps; /* Number of timesteps */
double dt; /* Stepsize for timesteps */
int logs; /* Whether or not we want to keep logfiles */
void ReadInput(const char *fname)
{
FILE *fp;
char c;
Debug("ReadInput", 0);
if(rank == 0)
{
fp = fopen(fname, "r");
if(!fp) Debug("Cannot open input file", 1);
if(fscanf(fp, "sizeX: %lfn", &sizeX) != 1) Debug("sizeX?", 1);
if(fscanf(fp, "sizeY: %lfn", &sizeY) != 1) Debug("sizeY?", 1);
if(fscanf(fp, "nPartX:%in", &nPartX) != 1) Debug("nPartX?", 1);
if(fscanf(fp, "nPartY:%in", &nPartY) != 1) Debug("nPartY?", 1);
if(fscanf(fp, "nCellX:%in", &nCellX) != 1) Debug("nCellX?", 1); //read value is 10
if(fscanf(fp, "nCellY:%in", &nCellY) != 1) Debug("nCellY?", 1);
if(fscanf(fp, "steps: %lin", &steps) != 1) Debug("steps?", 1);
//here the nCellX variable value 10 is changed somehow to 0
if(fscanf(fp, "dt: %lfn", &dt) != 1) Debug("dt?", 1);
if(fscanf(fp, "logs: %cn", &c) != 1) Debug("logs?", 1);
logs = (c == 'y');
fclose(fp);
}
printf("(%i) reporting in...n", rank);
MPI_Bcast(&sizeX, 1, MPI_DOUBLE, 0, grid_comm);
MPI_Bcast(&sizeY, 1, MPI_DOUBLE, 0, grid_comm);
MPI_Bcast(&nPartX,1, MPI_INT, 0, grid_comm);
MPI_Bcast(&nPartY,1, MPI_INT, 0, grid_comm);
MPI_Bcast(&nCellX,1, MPI_INT, 0, grid_comm);
MPI_Bcast(&nCellY,1, MPI_INT, 0, grid_comm);
MPI_Bcast(&steps, 1, MPI_INT, 0, grid_comm);
MPI_Bcast(&dt, 1, MPI_DOUBLE, 0, grid_comm);
MPI_Bcast(&logs, 1, MPI_INT, 0, grid_comm);
nPart = nPartX * nPartY;
dt2 = dt * dt;
}
老师和我得出的结论是,如果我们将变量名从"nCellX"更改为"nCellX_2",问题就会消失,代码也会按预期工作。另一件有趣的事情是,只有这个全局变量有这个问题,其他变量都能正常工作。我想知道有没有人也遇到过这种类型的问题。任何指导方针/解释都将不胜感激。
如果这个问题还不够清楚,请告诉我,如果需要完整的代码,我也可以提供。通常,该代码是"细胞中粒子"的并行算法。
可能是以下代码行导致了问题:
if(fscanf(fp, "steps: %lin", &steps) != 1) Debug("steps?", 1);
%li
指示可能是64位的长整数,而steps
是可能是32位的int
。格式说明符应为%i
,而不是%li
。
是否存在实际问题取决于环境(例如,如果构建64位应用程序,这很可能是一个问题)。如果64位与32位不匹配,那么fscanf
调用将覆盖内存,并可能破坏内存布局中steps
后面的任何变量(可能是nCellX
)。请注意,使用-Wall
选项应该会警告您这种情况。为什么将nCellX的名称更改为不同的名称会掩盖这个问题尚不清楚,但似乎更改名称可能会导致内存中变量布局的变化;我怀疑这是C标准不允许的(尽管我没有看)。
作为对@Mark Wilkins&公司。我想展示一下这个名字明确地说可以产生效果。
关于案例:
fprintf()
获取一个指针,用于存储读取的内容。它不知道它指向的类型,但从格式中获取定义并强制转换论点类似sscanf("36", "%i", &my_dest);
->number = va_arg(vl, int*);
为编译器使用正确的标志来捕获此
exec启动程序时,通常会为未初始化的程序分配地址数据(即int foo;)。(见图1)。
在许多系统上,这将是从低内存地址开始的。
为了证明(在给定系统上)会发生什么,我们有以下内容:
我从以下内容开始:
/* global scope */
unsigned char unA;
unsigned char unB;
unsigned char unC;
unsigned int unD;
列表1
在main()
中,我说:
unA = '1';
unB = '2';
unC = '3';
/* bit shifting the "string" NAC! into unD, reverse order as my system is LSB
* first (little-endian), unD becomes 558055758 => by byte ASCII !CNA */
unD = 0 | ('!' << 24) | ('C' << 16) | ('A' << 8) | 'N';
列表2
并将一个无符号的char指针指向unA
,并转储以下16个字节结果:
转储的格式为[char<dot>],或带前导零的十六进制(%c.或%02x)*
+-- Address of unA
|
0x804b06c: 1.3.0000N.A.C.!. 2.00000000000000
| | |_____| |
| | | +--- unB
| | +--------- unD
| +------------------ unC
+-------------------- unA
列表3
然后我将unB
的名称更改为un2
,与文件中的顺序相同:
unsigned char unA;
unsigned char un2;
unsigned char unC;
unsigned int unD;
列表4
现在我的转储给出:
+-- Address of unA
|
0x804b06c: 1.3.2.00N.A.C.!. 0000000000000000
| | | |_____|
| | | +--------- unD
| | +---------------- unB
| +------------------ unC
+-------------------- unA
列表5
正如人们所看到的,地址/对齐的顺序已经改变。类型没有变化,只有名称。
分配错误的类型:
下一步是强制转换并溢出某个类型的范围。将un2
更改回unB
。我们的对齐方式如列表3中所示。
我们创建了一个函数来设置字节(在具有4字节/32bit int的系统上),高阶为:
void set_what(unsigned int *n)
{
*n = 0 | ('t' << 24) | ('a' << 16) | ('h' << 8) | 'w';
/* or *n = 0x74616877; in an ASCII environment
* 0x74 0x61 0x68 0x77 == tahw */
}
列表6
在main()
中,我们说:
/* dump */
set_what((unsigned int*)&unA);
/* dump */
列表7
获得:
0x804b06c: 1.3.0000N.A.C.!. 2.00000000000000
0x804b06c: w.h.a.t.N.A.C.!. 2.00000000000000
列表8
或者:
set_what((unsigned int*)&unB); -> Yield:
0x804b06c: 1.3.0000N.A.C.!. 2.00000000000000
0x804b06c: 1.3.0000N.A.C.!. w.h.a.t.00000000
set_what((unsigned int*)&unC); -> Yield:
0x804b06c: 1.3.0000N.A.C.!. 2.00000000000000
0x804b06c: 1.w.h.a.t.A.C.!. 2.00000000000000
列表9
正如人们所看到的,数据是重写的,无论类型和不类型如何。
在某些情况下,这将导致SIGSEGV。
对于您的代码中的问题,如前面的评论所述,但我重复一遍。
在声明中说int steps
,在fscanf()
中指定%li
其是CCD_ 23而不是CCD_。在quie上,这可能有几个系统影响不大,但在64位系统上,一切都很糟糕。
通过asm:进行检查
我们复制代码并制作两份,一份带有long int steps;
,另一份带有CCD_ 26命名为A:lin_ok.c
和B.lin_bad.c
。然后我们创建一些asm输出。
A $ cpp lin_ok.c > lin_ok_m32.i
A $ cpp lin_ok.c > lin_ok_m64.i
B $ cpp lin_bad.c > lin_bad_m32.i
B $ cpp lin_bad.c > lin_bad_m64.i
A $ gcc -std=c89 -m32 -S lin_ok_m32.i
A $ gcc -std=c89 -m64 -S lin_ok_m64.i
B $ gcc -std=c89 -m32 -S lin_bad_m32.i
B $ gcc -std=c89 -m64 -S lin_bad_m64.i
$ diff lin_ok_m32.s lin_ok_m64.s | head
9c9
< .comm steps,4,4 ; reserve 4 bytes
---
> .comm steps,8,8 ; reserve 8 bytes
...
如图所示,代码指示在64位上保留8个字节,在32位上保留4个字节(该系统)用于CCD_ 29。
如果使用gcc,请使用更多标志进行编译。我个人使用,通常:
gcc-Wall-Wextra-pedantic-std=c89-o main main.c或者如果需要CCD_ 30。
这将为您提供有关scanf中键入错误等问题的警告。
正在运行的应用程序的布局示例。它可以完全不同,取决于系统等,但是一个质子AFAIK。希望我已经大部分都是对的。
________________ _________________
[ ] [ ]
[ ] [ Physical memory ]
[ Virtual memory ] <-- Translation --> [ ]
[ range ] table { - - - - - - - - }
[________________] [ ]
| [_________________]
|
+--+ high address : Virtual address
|
0xF00 +-------------------+'''''''''''''''''' Runnning env
| argv, env-vars, ..| |
0xBFF +-------------------+ | ptr
| stack | <- Running storage, where |
|... grows down ...| fun_a should return, local | 0xC0000000 on
| | variables, env, ... | linux Intel x86
| < huge area > | New frame allocated for |
| | recursive calls etc. |
|... grows up ...| |
| | <- Dynamic memory alloc. |
| heap | malloc, etc |
0x9e49+-------------------+ |
| double sizeX; | <- Uninitialized data |
bss | ... | BSS 000000 ... |
seg. | int nCellY | |
| int steps; | |
0x804c+-------------------+''''''''''''''''''''' Stored '| --- edata
data | | on |
seg. | int rank = 0; | <- Initialized data disk |
0x804b+-------------------+ : | --- etext
| main() | : |
text | mov ecx, edx | <- Instructions : | 0x08048000 on
seg. | ELF, or the like | Layout, link, etc : | linux Intel x86
0x8040+-------------------+ ''''''''''''''''''''''''''''''
|
+--- low address : Virtual address
图1。