Question

我目前正在优化内存密集型应用程序以占用更少的内存。我在以下代码中尝试做的是动态分配文件流对象ifstream和ofstream，以便在不再需要它之后准确地释放它们。该代码完美地用于ofstream的分配/解除分配，但在运行时崩溃，因为当ifstream的内存内容被解除分配时可能存在分段错误。以下是原始代码的片段：

#include <fstream>
using namespace std;

// Dummy class to emulate the issue at hand
class dummy {
    private:
    int randINT;
    static bool isSeeded; 
    public:
    dummy() { randINT=rand(); }
    int getVal() { return randINT; }
};
bool dummy::isSeeded=false;

int main(int argc, const char* argv[]) {
    // Binary file I/O starts here
    dummy * obj;
    ofstream * outputFile;
    ifstream * inputFile;
    outputFile=new ofstream("bFile.bin",ios::binary);
    if (!(*outputFile).fail()) {
        obj=new dummy;
        cout << "Value to be stored: " << (*obj).getVal() << "\n";
        (*outputFile).write((char *) obj, sizeof(*obj)); // Save object to file
        (*outputFile).close();
        delete obj;
        // don't assign NULL to obj; obj MUST retain the address of the previous object it pointed to
    } else {
        cout << "Error in opening bFile.bin for writing data.\n";
        exit(1);
    }
    delete outputFile; // This line throws no errors!
    inputFile=new ifstream("bFile.bin",ios::binary);
    if (!(*inputFile).fail()) {
        (*inputFile).read((char *) obj,sizeof(dummy)); // Read the object of type 'dummy' from the binary file and allocate the object at the address pointed by 'obj' i.e. the address of the previously de-allocated object of type 'dummy' 
        cout << "Stored Value: " << (*obj).getVal() << "\n";
        (*inputFile).close();
    } else {
        cout << "Error in opening bFile.bin for reading data.\n";
        exit(1);
    }
    delete inputFile; // Runtime error is thrown here for no reason!

    cout << "\n-----END OF PROGRAM-----\n";

}

当用户唤起保存功能时，上面的代码将对象保存到二进制文件。如上面的代码所述，inputFile指针的解除分配会引发运行时错误。

请注意我使用clang（更具体地说，是clang ++）来编译项目。

提前致谢。

Answer 1

std::basic_istream::read(char_type*address, streamsize count)最多可读取count个字符，并将其放在address。它似乎相信，不在address创建任何对象。 address必须指向一个有效的内存块，其大小至少为count*sizeof(char_type)。通过传递delete d对象的地址，您违反了该条件：您的代码已损坏且分段错误并非意外。

修改

你正在做的是undefined behaviour，简短的UB。当你这样做时，没有任何保证，任何关于什么发生的顺序无效的逻辑。该程序可以执行任何操作，包括立即崩溃，运行一段时间然后崩溃，或"make demons fly out of your nose"。

在您的情况下，我怀疑std::basic_istream::read()写入未受保护的内存会导致某些数据被覆盖，例如另一个对象的地址，这会导致分段错误。但这是纯粹的推测，并不值得追求。

在您的情况下，不会创建任何对象。二进制文件只包含一些字节。 read()将它们复制到提供的地址，但不是为此目的而保留的。要避免使用UB，只需添加
即可
obj = new dummy;

在read之前创建一个对象。

如果要重新使用上一个对象的内存，可以使用placement new（请参阅该链接的第9和第10点）。例如

char*buffer = nullptr; // pointer to potential memory buffer if(writing) { if(!buffer) buffer = new char[sizeof(dummy)]; // reserve memory buffer auto pobj = new(buffer) dummy(args); // create object in buffer write(buffer,sizeof(dummy)); // write bytes of object pobj->~pobj(); // destruct object, but don't free buffer } if(reading) { if(!buffer) buffer = new char[sizeof(dummy)]; // not required if writing earlier read(buffer,sizeof(dummy)); // read bytes into object auto pobj = reinterpret_case<dummy*>(buffer); // no guarantees here use(pobj); // do something with the object read pobj->~pobj(); // destruct object } delete[] buffer; // free reserved memory

请注意，如果读取不生成有效对象，则该对象的后续使用（即对其析构函数的调用）可能会崩溃。

然而，所有这些微观优化无论如何都是毫无意义的（如果你可以避免很多对new和delete的调用，那么这是值得做的。不要浪费你的时间。

意外的运行时错误（分段错误）

1 个答案: