为什么 push_back 会出现分段错误？

Question

项目简介：

我正在开发 Opengl ray-tracer，它能够加载 obj 文件并 ray-trace 它。我的应用程序使用 assimp 加载 obj 文件，然后使用着色器存储 objects 将所有三角形面（顶点和索引）发送到片段着色器。基本结构是将结果从片段着色器渲染到四边形。

当我加载更大的 obj-s（超过 100 个三角形）时，计算机需要花费很多时间来完成交集，所以我开始创建一个 BVH-tree 来加快这个过程。我的 BVH 根据 AABB 中包含的三角形面的平均中值递归地将 space 分成两个 axis-aligned-bounding-boxes。

我成功构建了 BVH 树结构（CPU），现在我想将它转换为一个简单的数组，然后将它发送到片段着色器（到着色器存储缓冲区）。

这里是负责将BVH根节点转成数组的方法：

BvhNode bvhNode; //global variable

BvhNode* putNodeIntoArray() {

    int size=bvhNode.getNumberOfNodes();
    BvhNode nodesArray[size];

    int current_index = 0;
    vector<BvhNode> tempNodes;

    tempNodes.push_back(bvhNode);
    BvhNode current_node;

    while (!tempNodes.empty()) {
        current_node = tempNodes.at(0);

        tempNodes.erase(tempNodes.begin());
        nodesArray[current_index] = current_node;

        if(!current_node.isLeaf)
        {
            tempNodes.push_back(current_node.children.at(0)); // Segmentation error occurs here!
            tempNodes.push_back(current_node.children.at(1));
        }

        current_index++;
    }

    return nodesArray;
}

关于问题：

我不知道为什么，但它给了我一个分段错误，当我想 push_back 第一个 child 到 tempNodes 向量（确切的位置可以是由上面的评论看到）。在我看来 current_node.children.at(0) 不存在，但实际上根据调试器存在。我尝试编写引用 (&) 运算符：tempNodes.push_back(&current_node.children.at(0));，但在这种情况下，它给了我 objects 的奇怪坐标。我试图将函数中的变量定义为全局变量 - 试图避免范围问题 - 以及将 current_node 变量定义为指针。不幸的是 none 给了我更好的结果。

这是我的 BvhNode class，如果有帮助：

class BvhNode {

public:
    BBox bBox;
    int depthOfNode;
    vector<BvhNode> children;
    int order;
    bool isLeaf;
    bool createdEmpty = false;
    vector<glm::vec3> primitiveCoordinates;

    BvhNode() {}
    BvhNode(BvhNode *pNode) {}

    BvhNode(vector<glm::vec3> &primitiveCoordinates) {
        this->primitiveCoordinates = primitiveCoordinates; }

    void buildTree(vector<glm::vec3>& indicesPerFaces, int depth) {... }

更新 1：

我根据评论更新了方法。所以我将返回值的类型更改为 vector insted of BvhNode*。该算法工作正常，直到它到达将叶节点放入 std::vector 的过程。所以当它开始将图形的最后一层放入向量时，它给了我这个错误：

Program received signal SIGSEGV, Segmentation fault.
0x00007fbda4d69c01 in __GI___libc_free (mem=0x555be3a9dba0) at malloc.c:3123
3123    malloc.c: No such file or directory.

我设法将七个节点（表示树的所有深度级别，叶子级别除外）放入向量中。我也尝试运行 valgring，但实际上 valgrind 没有给我任何错误，不像在 CLion 中那样。

这是我修改的方法。我评论了分段错误的地方和修复。

    BvhNode bvhNode;

    vector<BvhNode> putNodeIntoArray() {

        int size=bvhNode.getNumberOfNodes();

    // FIX:  I modified the array into an std::vector
        vector<BvhNode> nodesArray(size);  

        int current_index = 0;
        vector<BvhNode> tempNodes;

        tempNodes.push_back(bvhNode);   
        BvhNode current_node;

        while (!tempNodes.empty()) {
            current_node = tempNodes.front();// Segmentation error!!
            tempNodes.erase(tempNodes.begin());

            nodesArray.at(current_index)=current_node;
            nodesArray.at(current_index).children.clear();


// FIX: I also modified this not to iterate through leaves' children, because they don't exist.
            if(!current_node.children.empty())  
            {
                tempNodes.push_back(current_node.children.at(0));
                tempNodes.push_back(current_node.children.at(1));
            }
            current_index++;
        }
        return nodesArray;
    }

Answer 1

您的向量按值在各处存储 BvhNode。这意味着每次你 push_back 一个节点，它的复制构造函数被调用，它又复制节点内的 children 向量成员，它复制它自己的元素等。这基本上会导致每次插入或删除节点时完整的子树 copied/freed。

这反过来会导致内存碎片，最终会导致向量重新分配失败并导致段错误。

没有完整的代码，我可以推荐这两个东西：

将子项存储为（智能）指针而不是按值
为向量创建自定义分配器以启用更细粒度的调试，并检查分配失败

Answer 2

实际上问题出在 Bvh 树的创建上。因为我想以 2*i+1 和 2*i+2 的形式达到 children ，所以我使用一种方法使二叉树满（每一层都有最大节点数）。在这种方法中，我不得不将空节点推送到树中。

我是这样创建空节点的：

BvhNode emptyNode;

而不是这个：

BvhNode *emptyNode = new BvhNode();

因此，当方法完成时，emptyNode 的生命周期结束。这导致了分段错误。

此外，还有一个问题，正如 Balázs Kovacsis 指出的那样，我在创建平面二叉树期间按值存储了 BvhNode。这个选项使应用程序变慢了很多，这是另一个可能导致分段错误的地方。

为什么 push_back 会出现分段错误？

Why does push_back give a segmentation error?

c++

stack

stl

segmentation-fault

更新 1：