调用Print_Matrix函数时触发Segmentation fault问题排查

以下是复现问题的代码：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>

int N = 5;

typedef struct matrix{
    double m[1024][1024];
    int size;
}matrix;

matrix I;
void
Print_Matrix(matrix M)
{
    printf("hello\n");
    int row=0, col=0;

    for (row = 0; row < N; row++) {
        for (col = 0; col < N; col++){
            printf(" %5.2f", M.m[row][col]);
        }
        printf("\n");
    }
    printf("\n\n");
}

int main()
{
    int row, col;
    for (row = 0; row < N; row++) {
        for (col = 0; col < N; col++) {
            if (row == col)
                I.m[row][col] = 1.0;
        }
    }
    for(row=0;row<N;row++){
        for(col=0;col<N;col++){
            printf("%5.2f ", I.m[row][col]);
        }
        printf("\n");
    }
    Print_Matrix(I);


    return 0;
    
}

运行输出：

1.00  0.00  0.00  0.00  0.00 
 0.00  1.00  0.00  0.00  0.00 
 0.00  0.00  1.00  0.00  0.00 
 0.00  0.00  0.00  1.00  0.00 
 0.00  0.00  0.00  0.00  1.00 
Segmentation fault (core dumped)

问题原因 #

matrix结构体中的double m[1024][1024]数组大小为8MB（102410248字节）。调用Print_Matrix(I)时采用值传递，会把整个8MB的结构体拷贝到函数栈帧中，而程序默认栈空间通常只有几MB，直接撑爆栈导致段错误。

main中直接打印时访问的是全局变量I，全局变量存放在静态存储区而非栈，因此不会触发栈溢出。

解决方案 #

将函数参数改为指针传递，仅传递一个4/8字节的指针，避免大量栈空间占用：

修改后的Print_Matrix函数：

void Print_Matrix(const matrix *M)
{
    printf("hello\n");
    int row=0, col=0;

    for (row = 0; row < N; row++) {
        for (col = 0; col < N; col++){
            printf(" %5.2f", M->m[row][col]);
        }
        printf("\n");
    }
    printf("\n\n");
}

main函数中的调用改为：

Print_Matrix(&I);

这样即可正常打印矩阵，不会出现段错误。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Jaya Shankar B