为什么使用 STL std::vector 作为 __block 变量会导致内存损坏？

Question

经过一些时间和努力，我在我的代码中找到了这个函数的内存破坏错误。我通过将两个 __block vector<int> 变量替换为堆栈分配数组的组合来提供存储和一个 {klist|dlist}Ptr 变量以允许块内的代码访问数组，从而停止了内存粉碎（见下面的推荐代码）。这让我相当有信心，确实是使用__block vector<int> 有问题。

void
traceTree(Matrix<double> Z, double s[3], int k, unsigned int depth)
{
    int m = Z.size(1) + 1;
    __block vector<int> klist(m, 0);
    // int klist[m]; int * klistPtr = klist;
    // klist[0] = k;
    __block vector<int> dlist(1, depth);
    // int dlist[depth]; int * dlistPtr = dlist;
    // dlist[0] = depth;
    __block int topk = 0;
    int currk = 0;

    void (^ subtree)(int i) = ^(int i) {
        if (i > m) {                // If it's not a leaf...
            topk += 1;
            klist[topk] = i - m;
            dlist[topk] = depth - 1;
        }
    };

    while (currk <= topk) {
        k = klist[currk];
        depth = dlist[currk];
        s[0] += Z[{2,k}];            // Sum of the edge lengths so far
        s[1] += Z[{2,k}] * Z[{2,k}]; // ... and the sum of the squares
        s[2] += 1;                   // ... and the count of the edges
        if (depth > 0) {
            subtree(Z[{0,k}]);       // Consider left subtree
            subtree(Z[{1,k}]);       // Consider right subtree
        }
        currk += 1;
    }
}

[我要指出，这是一个纯粹的迭代算法；没有递归。该块的存在只是为了避免重复处理左右子树所需的代码。]

显而易见的问题是，为什么 STL vector 对象会导致内存损坏？他们甚至没有进行任何动态调整大小……难道不支持将 C++ 对象用作__block 变量吗？

Answer 1

除非是拼写错误，否则我看到您对 dlist 的初始化与数组不同：vector<int> dlist(1, depth); 生成长度为 1 的向量，而不是 depth。这可能会导致超出范围。

您始终可以通过使用dlist.at(currk) 而不是dlist[currk] 来防止越界访问矢量元素，用于读取和写入。

Answer 2

C++ 对象被允许作为__block 变量（虽然我个人推荐使用 lambdas，如果你正在编写 C++；IMO 没有太多理由像这样在纯 C++ 中使用块）。

__block C++ 变量使用复制构造函数进行复制（参见块编程主题中的C++ Objects）。如果这很深（这与您的“内存损坏”症状相匹配），您可能会因为大型堆栈变量的副本过多而导致堆栈溢出。

但我还是推荐 lambdas 而不是 C++ 的块；更多讨论请参见@sellibitze's answerHow do Clang 'blocks' work?。