创建数组时使用 OpenMP 时出现分段错误

我在访问 for 循环内的数组时遇到分段错误。 我想做的是生成 DNA 字符串的所有子序列。

当我在 for 中创建数组时，就发生了这种情况。读了一段时间后，我发现openmp限制了堆栈大小，所以使用堆来代替会更安全。所以我更改代码以使用malloc，但问题仍然存在。

这是完整的代码：

#include <limits.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>
#include <omp.h>

#define DNA_SIZE 26 
#define DNA "AGTC"

static char** powerset(int argc, char* argv)
{
    unsigned int i, j, bits, i_max = 1U << argc;

    if (argc >= sizeof(i) * CHAR_BIT) {
        fprintf(stderr, "Error: set too large\n");
        exit(1);
    }
    omp_set_num_threads(2);
    char** subsequences = malloc(i_max*sizeof(char*));

    #pragma omp parallel for shared(subsequences, argv) 
    for (i = 0; i < i_max ; ++i) {
        //printf("{");
        int characters = 0;
        for (bits=i; bits ; bits>>=1)
            if (bits & 1)
                ++characters;

        //This is the line where the error is happening. 
        char *ss = malloc(characters+1 * sizeof(char)*16);//the *16 is just to save the cache lin       

        int ssindex = 0;

        for (bits = i, j=0; bits; bits >>= 1, ++j) {
            if (bits & 1) {
                //char a = argv[j];
                ss[ssindex++] = argv[j] ;
            } 
        }
        ss[ssindex] = '\0';
        subsequences[i] = ss;       
    }
    return subsequences;
}

char* getdna()
{
    int i;

    char *dna = (char *)malloc((DNA_SIZE+1) * sizeof(char));

    for(i = 0; i < DNA_SIZE; i++)
    {
        int randomDNA = rand() % 4;
        dna[i] = DNA[randomDNA];
    }

    dna[DNA_SIZE] = '\0';

    return dna;
}

void printResult(char** ss, int size)
{
    //PRINTING THE SUBSEQUENCES
    printf("SUBSEQUENCES FOUND:\r\n");
    int i;
    for(i = 0; i < size; i++)
    {
        printf("%i.\t{ %s } \r\n",i+1 , ss[i]);
        free(ss[i]);
    }
    free(ss);
}

int main(int argc, char* argv[])
{
    srand(time(NULL));
    double starttime, stoptime;
    starttime = omp_get_wtime();
    char* a = getdna();
    printf("%s\r\n", a);
    int size = pow(2, DNA_SIZE);
    printf("number of subsequences: %i\r\n", size);

    char** subsequences = powerset(DNA_SIZE, a);    
    //todo: make it optional printing to the stdout or saving to a file
    //printResult(subsequences, size);
    stoptime = omp_get_wtime();

    printf("Tempo de execucao: %3.2f segundos\n\n", stoptime-starttime);
    printf("Numero de sequencias geradas: %i\n\n", size);
    free(a);
    return 0;
}

我还尝试使 malloc 行变得至关重要#pragma omp critical这没有帮助。 我还尝试使用 -mstackrealign 进行编译，但这也不起作用。

感谢所有的帮助。

您应该使用更有效的线程安全内存管理。

应用程序可以使用malloc() and free()显式或隐式地存在于编译器生成的动态/可分配数组、向量化内在函数等代码中。

线程安全的malloc() and free()在一些libc实现带有高同步性内部锁定引起的开销。存在用于多线程应用程序的更快的分配器。例如，在 Solaris 上，多线程应用程序应与“MT-hot”分配器链接mtmalloc, (i.e.,链接到-lmtmalloc to use mtmalloc而不是默认的 libc 分配器）。glibc，用于 Linux 和一些具有 GNU 用户空间的 OpenSolaris 和 FreeBSD 发行版，使用修改后的ptmalloc2分配器，基于 Doug Lea 的dlmalloc。它使用多个内存区域来实现近乎无锁的行为。它还可以配置为使用每线程竞技场，并且某些发行版（特别是 RHEL 6 及其衍生版本）启用了该功能。

static char** powerset(int argc, char* argv)
{
    int i, j, bits, i_max = 1U << argc;

    if (argc >= sizeof(i) * CHAR_BIT) {
        fprintf(stderr, "Error: set too large\n");
        exit(1);
    }
    omp_set_num_threads(2);
    
    
    char** subsequences = malloc(i_max*sizeof(char*));
    
    int characters = 0;
    for (i = 0; i < i_max ; ++i)
    {
         for (bits=i; bits ; bits>>=1)
            if (bits & 1)
                ++characters;
         
        subsequences[i] = malloc(characters+1 * sizeof(char)*16);
        characters = 0;
    }
    
    
    #pragma omp parallel for shared(subsequences, argv) private(j,bits)
    for (i = 0; i < i_max; ++i)
    {     

        int ssindex = 0;

        for (bits = i, j=0; bits; bits >>= 1, ++j) {
            if (bits & 1) {
                subsequences[i][ssindex++] = argv[j] ;
            } 
        }
       subsequences[i][ssindex] = '\0';
    }
    
    return subsequences;
}

我在并行区域之前创建（并分配）所需的数据，然后进行剩余的计算。上面的版本在 24 核机器上运行 12 个线程，采用“Tempo de exeucao: 9.44 segundos”。

但是，当我尝试并行化以下代码时：

   #pragma omp parallel for shared(subsequences) private(bits,characters)
    for (i = 0; i < i_max ; ++i)
            {
                 for (bits=i; bits ; bits>>=1)
                    if (bits & 1)
                        ++characters;
                 
                subsequences[i] = malloc(characters+1 * sizeof(char)*16);
                characters = 0;
            }

它需要“执行速度：10.19 秒”

正如你所看到的malloc并行会导致时间变慢。

最终，您会遇到每个子 malloc 都试图分配的问题(characters+1*DNA_SIZE*sizeof(char))而不是((characters+1)*DNA_SIZE*sizeof(char))，如果我理解您想要避免的情况，则在并行部分中不需要乘以缓存行大小的因子。

这段代码似乎也存在一些问题：

for (bits = i, j=0; bits; bits >>= 1, ++j) {
    if (bits & 1) {
        //char a = argv[j];
        ss[ssindex++] = argv[j] ;
    }
}

有了这段代码，j有时会击中DNA_SIZE or DNA_SIZE+1，导致读取argv[j]离开数组的末尾。 （另外，使用argc and argv因为这个函数中的参数名称有点令人困惑。）