警惕rapidxml的陷阱(二):在Android上默认内存池分配数组过大,容易导致栈溢出

上一篇随笔中提到了,rapidxml在每个xml对象中维护了一个内存池,自己管理变量的生存周期。看起来很好,但我们在实际使用中还是出现了问题。

项目中我们的模块很快写好了,在windows和linux上测试都工作的很好,但在Android上有时候却会崩溃。

背景:我们的模块是c++写的,编译成so动态库在不同的平台(linux,windows,Android)上运行;Android上我们包装了一个service,通过jni加载so动态库运行的。

解决程序崩溃问题,首先要找到崩溃点。但我们的程序是service+jni的形式,直接调试比较困难,都没有经验;只能想其他办法了。

(1)通过logcat打印的falut addr以及back trace来确定崩溃点。

通常程序都会打印这些信息的,但是很不幸我们程序啥都没有,只打印了两行:

- ::57.840: I/ActivityManager(): Process com.sec.android.psfcore (pid ) (adj ) has died.
- ::57.850: D/Zygote(): Process terminated by signal ()

看来此路不通。

(2)崩溃一般是由SEGSEV引起的,可以尝试在程序中捕捉该信号,然后打印堆栈信息。但仅仅是理论上行得通而已。查了一堆资料,发现巨麻烦,咱们时间不够直接放弃这条路了。

(3)通过logcat日志的方式跟踪,找到崩溃点。

但在实际测试中发现,logcat不是实时的,有些时候进程崩溃了日志也随即丢失了,导致我们很难追踪到真正的崩溃点。

(4)终极大法:二分查找法。依次注释掉每个功能、函数、代码块,通过逐次测试程序是否运行正常来确定这些代码块有没有问题。这是个体力活没什么技术含量,但好歹咱们通过这种办法确定了崩溃点。

最终确定程序的崩溃点是如下函数:

    std::string pack_send_local_context_list_command(const std::string& unique,
std::vector<PSFResource>& key, int count, int state)
{
rapidxml::xml_document<> doc;
rapidxml::xml_node<>* root = doc.allocate_node(rapidxml::node_element, "set_list", NULL);
doc.append_node(root); root->append_node(doc.allocate_node(rapidxml::node_element, "unique_name", APPEND_STRING(unique, &doc)));
root->append_node(doc.allocate_node(rapidxml::node_element, "state", APPEND_STRING(cs::int2string(state), &doc)));
root->append_node(doc.allocate_node(rapidxml::node_element, "count", APPEND_STRING(cs::int2string(count), &doc))); rapidxml::xml_node<>* context_node = doc.allocate_node(rapidxml::node_element, "psfresources", NULL);
root->append_node(context_node); append(&doc, context_node, key);
std::string text;
rapidxml::print(std::back_inserter(text), doc, );
return text;
}

现象:

不是每次都崩溃;

如果崩溃,就是在执行第一条语句的时候崩溃。

第一行啥都没干,就是声明了一个xml_document对象而已啊,为什么会崩溃呢?

好在rapidxml库代码量比较少,直接查看源代码。

template<class Ch = char>
class xml_document: public xml_node<Ch>, public memory_pool<Ch>
{ public: //! Constructs empty XML document
xml_document()
: xml_node<Ch>(node_document)
{
}
...
}

可以看到,xml_document类本身没有成员变量,构造函数啥都没干。

但他继承了xml_node和memory_pool类,看看他们都干了些啥。

    enum node_type
{
node_document, //!< A document node. Name and value are empty.
node_element, //!< An element node. Name contains element name. Value contains text of first data node.
node_data, //!< A data node. Name is empty. Value contains data text.
node_cdata, //!< A CDATA node. Name is empty. Value contains data text.
node_comment, //!< A comment node. Name is empty. Value contains comment text.
node_declaration, //!< A declaration node. Name and value are empty. Declaration parameters (version, encoding and standalone) are in node attributes.
node_doctype, //!< A DOCTYPE node. Name is empty. Value contains DOCTYPE text.
node_pi //!< A PI node. Name contains target. Value contains instructions.
}; template<class Ch = char>
class xml_node: public xml_base<Ch>
{ public: ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// Construction & destruction //! Constructs an empty node with the specified type.
//! Consider using memory_pool of appropriate document to allocate nodes manually.
//! \param type Type of node to construct.
xml_node(node_type type)
: m_type(type)
, m_first_node()
, m_first_attribute()
{
} ...
node_type m_type; // Type of node; always valid
xml_node<Ch> *m_first_node; // Pointer to first child node, or 0 if none; always valid
xml_node<Ch> *m_last_node; // Pointer to last child node, or 0 if none; this value is only valid if m_first_node is non-zero
xml_attribute<Ch> *m_first_attribute; // Pointer to first attribute of node, or 0 if none; always valid
xml_attribute<Ch> *m_last_attribute; // Pointer to last attribute of node, or 0 if none; this value is only valid if m_first_attribute is non-zero
xml_node<Ch> *m_prev_sibling; // Pointer to previous sibling of node, or 0 if none; this value is only valid if m_parent is non-zero
xml_node<Ch> *m_next_sibling; // Pointer to next sibling of node, or 0 if none; this value is only valid if m_parent is non-zero }

xml_node类似乎也没什么特别的。

template<class Ch = char>
class memory_pool
{ public:
//! Constructs empty pool with default allocator functions.
memory_pool()
: m_alloc_func()
, m_free_func()
{
init();
}
void init()
{
m_begin = m_static_memory;
m_ptr = align(m_begin);
m_end = m_static_memory + sizeof(m_static_memory);
}
char *m_begin; // Start of raw memory making up current pool
char *m_ptr; // First free byte in current pool
char *m_end; // One past last available byte in current pool
char m_static_memory[RAPIDXML_STATIC_POOL_SIZE]; // Static raw memory
alloc_func *m_alloc_func; // Allocator function, or 0 if default is to be used
free_func *m_free_func; // Free function, or 0 if default is to be used
}

memory_pool类的构造函数也没啥特别的,但注意其成员变量:

char m_static_memory[RAPIDXML_STATIC_POOL_SIZE]; 

这里申请了一个大小为RAPIDXML_STATIC_POOL_SIZE的数组,而RAPIDXML_STATIC_POOL_SIZE的值是多少呢?

#ifndef RAPIDXML_STATIC_POOL_SIZE
// Size of static memory block of memory_pool.
// Define RAPIDXML_STATIC_POOL_SIZE before including rapidxml.hpp if you want to override the default value.
// No dynamic memory allocations are performed by memory_pool until static memory is exhausted.
#define RAPIDXML_STATIC_POOL_SIZE (64 * 1024)
#endif

看到问题没有?

memory_pool默认申请了一个64k的数组!而且是在栈上面的!

我们知道,linux下线程默认的堆栈大小是8M(Android上是多少,也许会更小?),而我们当前的线程里还用到了另一个开源库AllJoyn,该库也会使用比较多的堆栈空间。

因此我们推测,很有可能是当前线程的堆栈空间不足,导致memory_pool声明变量时申请64k的堆栈空间失败,最后进程崩溃。

我们做了一个测试,将memory_pool申请的数组大小改为4k,只需要在程序中增加如下代码:

#define RAPIDXML_STATIC_POOL_SIZE 4*1024

果然问题解决了!

这也解释了此前的几个现象:

(1)为什么不是每次都崩溃?

每次运行时线程的堆栈使用情况都不一样,如果运气好的话堆栈足够,即使申请64k数组也有空间。

(2)HQ写的模块也调用了rapidxml库,但他们的代码为什么没崩溃呢?

经过分析,发现他们的代码是另外启动了一个线程,相对来说堆栈空间是足够的,即使申请64k的数组也没有问题。

(3)为什么在windows,linux下都没崩溃?

因为windows和linux默认的堆栈足够大。

linux:8M

windows:1M(但我们使用的是pthread库,也许跟Linux相同都是8M?)

Android:根据这里的回答,似乎是16K?--如果真的是16k的话,那每次调用必然会崩溃,而不是偶尔。存疑。没时间去查以后再看吧。

从网上的资料看,Android的堆栈不够大,申请比较大的数组时容易崩溃,已经引起过不少血案了,比如这里:http://blog.csdn.net/win2k3net/article/details/6718591

总结:

归根结底是rapidxml没有考虑到Android等移动设备,认为所有设备都能申请到64k的堆栈。

这也算是为了性能而牺牲了可用性吧!

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