将 std::cout 添加到全局运算符新掩码 SIGSEGV

Question

这个问题是我学习重写全局运算符 new 的练习的一部分。我需要向社区寻求帮助来理解运行时行为，因为我在尝试理解这一点时不知所措。

此代码故意产生内存泄漏和 SIGSEGV

代码

main.cpp:

#include <iostream>
#include <functional>
#include <new>
#include <set>
#include <string>
#include <memory>

namespace ns
{

class Foo
{
    public:
        Foo()
        {
            std::cout << __PRETTY_FUNCTION__ << std::endl;
        }

        virtual ~Foo()
        {
            if (!mSet.empty()) { std::cout << "You have unfreed heap allocations!" << std::endl; }
            else { std::cout << "Good job! No unfreed heap allocations!" << std::endl; }
        }

        void Add(void* p) { mSet.insert(p); }

        void Delete(void* p) { mSet.erase(p); }

    protected:
        std::set< void*, std::less<void*> > mSet;
};

Foo gFoo;

}

void* operator new(size_t size)
{
//    std::cout << "In overridden operator new!" << std::endl;
    void* p = malloc(size);
    ns::gFoo.Add(p);
    return p;
}


int main(int argc, char* argv[])
{
    int* p1 = new int(5);
    int* p2 = new int(6);

    return 0;
}

编译错误

注意：环境是Cywin，因此a.exe而不是下面的a.out。

>g++ --version
g++ (GCC) 5.4.0
Copyright (C) 2015 Free Software Foundation, Inc.
This is free software; see the source for copying conditions.  There is NO
warranty; not even for MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.
>g++ -std=c++14 -g main.cpp
>
>./a.exe
ns::Foo::Foo()
Segmentation fault (core dumped)
>

此错误是预期的：请注意，被覆盖的 operator new 最终会调用 std::set::insert(...)，它本身使用 new 导致无限递归。

"Fix"

取消注释 operator new(size_t) 中的 std::cout 行。

编译和运行此更改会导致 cout 流到控制台，正如预期的那样，但任何地方都没有 "Segmentation fault (core dumped)" 消息，也没有 .stackdump 文件。

这对我来说毫无意义。

我不相信引入std::cout可以解决问题，但我也无法解释为什么它似乎掩盖了它。

迫切想了解这里发生了什么。感谢您的任何见解。

(重申一下，内存泄漏和无限递归是为了这个问题的目的而故意的。这个问题偶然出现在我正在处理的更合适的代码中，代码只是一个 MCV演示问题的示例。)

更新

在真正的 Linux 框上，程序 SIGSEGV 具有两个版本的代码，即有和没有 std::cout。这至少帮助我恢复了一些理智，因为这符合预期。

更新

我将停止积极研究这个主题，因为它首先只是我在做其他事情时的一个偶然发现，而且因为代码的行为符合预期——即 SIGSEGV 有和没有std::cout - 在真正的 Linux 框上。不过，我会保留这个问题，以防万一有人最终可以提供明确的答案。这个问题的出现仍然有点令人担忧，因为这意味着 Cygwin "masks" 在某些情况下可靠地呈现错误。

Answer 1

代码应该在您的 operator new() 中有或没有 std::cout 行无论如何都会出现段错误，因为它应该得到 [=12= 的递归调用] 和 operator new() 并最终导致堆栈溢出。

您的 operator new 次通话 ns::gFoo.Add(p)
Foo::Add() 呼叫 std::set::insert()
insert() 将分配新内存并调用 operator new()
现在可以递归了。

但是您表示删除 std::cout 可以解决问题。

所以我猜想在您的环境中，std::std::insert() 不会为小对象或小尺寸动态分配内存，因此它不会调用 operator new() 从而避免递归。

虽然std::cout << "In overridden operator new!"会分配内存，所以它调用operator new()并进行递归。

无论如何，您可以使用gdb调试段错误，查看调用堆栈并找到递归作为根本原因。

Answer 2

我有 cygwin。我创建了一个最小化测试并确认了 OP 的结果。

#include <iostream>
#include <new>
#include <set>
#include <memory>
#include <cstdlib>
#include <cstdio>

std::set< void*, std::less<void*> > mSet;
unsigned long long counter=0;

void* operator new(size_t size)
{
    counter++;
    printf("counter: %d\n",counter);
    void* p = malloc(size);
    mSet.insert(p);
    return p;
}

int main(int argc, char* argv[])
{
    int* p1 = new int(5);
    std::cerr << "Exiting=" << counter << std::endl;
}

注释掉 printf 后，它会在几秒钟内给出 SIGSEGV，如下所示：

~> ./a.exe
zsh: segmentation fault (core dumped)  ./a.exe

存在 printf 时，计数器上升到 4811，没有收到 SIGSEGV，但没有到达 main 的末尾就静默退出，如下所示。当我用 -O3 优化它时，同样的事情发生了（但现在计数器值为 64936）。同样使用 -O0，计数器上升到 4811。

zsh-user> ./a.exe
....

在存在 printf 并重定向输出的情况下，它给出了 SIGSEGV，如下所示。优化级别没有改变此测试的行为。

~> ./a.exe > out
zsh: segmentation fault (core dumped)  ./a.exe > out

我没有解释（我打算接下来调试它）。我有 a simillar strange problem，2 年前（其他平台上没有其他人能够重现它；只有一个其他 cygwin 用户能够重现它；完全重新安装 cygwin 后这个问题就消失了）。

Answer 3

可以合理猜测 std::cout 影响观察结果的原因：这是迄今为止最复杂的调用。通过与 printf 的可能同步、替换流缓冲等，它可以阻止内联。

内联对于递归函数来说当然是个问题，因为它会在天真的编译器中导致堆栈溢出。但是一个体面的编译器可以将该递归函数转换为迭代函数，这可能会影响堆栈溢出的可见症状。您的示例显然仍然运行内存不足，但现在可能是堆内存而不是堆栈内存。

将 std::cout 添加到全局运算符新掩码 SIGSEGV

Adding std::cout to global operator new masks SIGSEGV

c++

core

segmentation-fault

new-operator