C++多线程光线追踪器开发：栈溢出、堆数组赋值报错问题

栈溢出根因 #

std::array的内存是在当前作用域的栈上直接分配的，你定义的三维数组单份大小为225 * 400 * 3 * sizeof(int) ≈ 1.03MB。第一版函数里同时存在两份该尺寸的栈对象：一份是值传递的形参pc，一份是局部变量pic，仅这两个对象就占了2MB以上栈空间。
多线程环境下每个子线程的默认栈空间远小于主线程：Windows系统线程默认栈大小仅1MB，Linux默认8MB，再叠加函数调用栈帧、其他局部变量的开销，直接超过栈上限触发溢出是必然结果。
注意：你代码里的形参pc全程没有被读取使用，fml是值传递，函数内赋值完全不会影响外部变量，两个参数都是无意义的栈空间浪费，可以直接删除。

堆分配后赋值报错根因 #

第二版代码里pic是指向三维数组的指针，直接写pic[i][j]时，下标访问的偏移步长是整个三维数组的长度：pic[i]等价于*(pic + i)，得到的是距离首地址偏移i个完整三维数组长度的内存，类型是一维的std::array<std::array<int,3>,400>对象，后续接[j]得到的类型和writeColour返回的std::array<int,3>类型不匹配，编译器自然找不到可用的赋值运算符重载，抛出no viable overload '='错误。

• 解决栈溢出：
  • 所有大尺寸容器不要值传递，改成引用传递，不需要修改的参数加const限定，避免无意义的拷贝占栈空间
  • 大尺寸数组优先用std::vector存储，其内存默认分配在堆上，不会占用栈空间，也不需要手动管理内存释放
  • 子线程栈上不要分配超过16KB的对象，避免触发栈溢出
• 解决赋值报错：
  先解引用指针拿到堆上数组的本体，再做下标访问即可，两种合法写法：

  // 写法1：直接解引用后访问
  (*pic)[i][j] = writeColour(pixelColour, maxDepth);
  
  // 写法2：绑定数组引用，后续代码无需改动
  auto& pic_ref = *pic;
  pic_ref[i][j] = writeColour(pixelColour, maxDepth);
  

如果要做多线程渲染，更推荐直接按行拆分任务，每个线程只负责处理若干行像素，不要每个线程单独存完整的一份图像数组，减少内存开销。如果用std::vector存像素，可以按如下方式定义，自动管理内存避免泄漏：

// 225行、400列的像素缓存，每个像素存3通道int值
std::vector<std::vector<std::array<int, 3>>> pic(
    225, 
    std::vector<std::array<int, 3>>(400)
);

多线程传参时，大对象要用std::ref包装后传入线程函数，避免触发值拷贝。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者nathan