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fortran - 数组的分段错误，但仅限于派生类型的组件

问题描述

非常简单的设置，在 linux (red hat) 上使用 gfortran 4.8.5：

编辑添加：请注意，我已经发布了与派生类型组件相关的后续问题分段错误，它代表了一个更现实的用例，并进一步缩小了似乎发生这种情况的条件。

program main

    call sub1     ! seg fault  if col size >   2,100,000
    call sub2     ! works fine at col size = 100,000,000  

end program main

subroutine sub1

    type table
        real :: col(2100000) = 0.0     ! works if "= 0.0" removed
    end type table

    type(table) :: table1
    table1%col = 1.0

end subroutine sub1

subroutine sub2
    real :: col(100000000) = 0.0
    col = 1.0
end subroutine sub2

这里有一些明显的问题：

标签： fortrangfortran

解决方案

由于堆栈不足，这可能是运行时问题，而不是 gfortran 的错误。

Gfortran 使用堆栈来存储自动数组和其他初始化数据。当一个这样的数组很小时代码不会产生问题，但是当数组的大小增加时会出现段错误，一个可能的原因是堆栈不足。

在更新的 gfortran 版本中，这个问题似乎是相同的。我使用 gfortran 4.8.4、4.9.3、5.5.0、6.4.0、7.3.0 和 8.2.0 编译并运行了您的程序。在所有情况下，我都获得了默认堆栈大小的分段错误，但是当堆栈大小略微增加时没有错误。

$  ./sfa
Segmentation fault
$ ulimit -s
8192
$ ulimit -s 8256 
$ ./sfa && echo "DONE"
DONE

您的问题可以通过运行解决

$ ulimit -s unlimited

在执行你的二进制文件之前。我不知道这样做有什么特别的惩罚，但是更了解内存管理细节的程序员，比如编译器开发人员，可能会不这么认为。

初始化派生类型的组件并不是一个坏习惯，但是正如您所看到的，如果组件是一个大数组，它可能会在堆栈中产生问题 - 无论是由于组件本身的存储，还是由于内存的存储在任务的 RHS 上工作。如果组件是可分配的并在子例程中分配，则数组存储在堆中而不是堆栈中，通常可以避免这个问题。在这种情况下，它可能实际上是在子例程中而不是在编译时动态设置数组的值。它可能不那么优雅，但我认为它是值得的，因为它是代码开发工作的典型示例，可以在执行二进制文件时防止可避免的与环境相关的错误。

您上面的代码符合标准。正如评论中所解释的，缺少子例程的显式接口不是好的做法，但对于这些简单的子例程，这并不违反规则。

一些编译器具有允许您更改某些对象在内存中的分配位置的标志。虽然它可以解决特定问题，但标志取决于编译器，并且在比较不同编译器时通常不等效。根据我的经验，通过 allocatables 使用动态内存是一种更强大的解决方案。

最后需要注意的是，如果你使用的是 OpenMP，上面的 ulimit 命令只会影响主线程——你需要通过环境变量来设置其他每个线程的堆栈大小，OMP_STACKSIZE不能unlimited。请记住，非主线程耗尽堆栈是一个更难以诊断的问题，因为二进制文件可能会在没有适当的分段错误错误的情况下停止。

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