Ett segmenteringsfel är en typ av fel i C som uppstår när ett program försöker komma åt en minnesadress som det inte har behörighet att komma åt. Detta händer ofta när ett program försöker använda minne som det inte har allokerat eller minne som redan har avallokerats.
Ett segmenteringsproblem orsakar vanligtvis att programmet kraschar eller avslutas abrupt. För att åtgärda problemet måste vi först identifiera källan till felet och göra nödvändiga justeringar av källkoden.
Följande är några av de vanligaste orsakerna till segmenteringsfel i C:
1. Nullpekare: Om du försöker avreferera en noll eller oinitierad pekare kan det resultera i ett segmenteringsfel. I C hänvisar en NULL-pekare till lagring som inte finns. Detta kan vara 0x00000000 eller ett annat specificerat belopp (så länge det inte är en faktisk plats). Att avreferensera en NULL-referens innebär att försöka nå det som pekaren pekar på. Det refererande operatorn är * operatorn. Att avhänvisa en NULL-pekare har ett ospecificerat beteende.
Med tanke på följande kodavsnitt,
C-kod:
konvertera ett java-objekt till json
int *ptr = NULL; *ptr = 5;
Vi definierade en pekare ptr i den här koden och satte den till NULL. Ett segmenteringsfel kommer att uppstå om vi fortsätter till dereference ptr och tilldelar värdet 5 till minnesadressen den pekar på eftersom vi försöker komma åt en minnesplats som vi inte har tillåtelse att komma åt.
2. Buffertspill: Ett segmenteringsfel kan uppstå när data skrivs förbi slutet av en tilldelad buffert. Vi har ett buffertspill när vi hämtar ett minne som inte finns i den lokala bufferten.
Med tanke på följande kodavsnitt,
C-kod:
int arr[5]; arr[5] = 10;
I ovanstående kod deklarerade vi en 5-dimensionell array arr. När vi försöker tilldela numret 10 till arrayens sjätte medlem (som inte finns), uppstår ett segmenteringsfel eftersom vi försöker komma åt minnet över slutet av arrayen.
3. Stackoverflow: Ett segmenteringsfel kan uppstå om ett program förbrukar allt tillgängligt stackutrymme. Stackoverflow händer när vi förbrukar mer utrymme än vad stacken har tilldelats, till exempel:
C-kod:
void fun(int p){ fun(p); cout<<p>In this case, the function fun calls itself endlessly, enabling the recursive stack to run out of memory (Stack overflow error).</p> <p> <strong>4. Accessing Deallocation Memory:</strong> Accessing previously freed memory can result in a segmentation fault.</p> <p>Given the following section of code,</p> <p> <strong>C Code:</strong> </p> <pre> int *ptr = malloc(sizeof(int)); *ptr = 5; free(ptr); *ptr = 10; // attempting to access deallocated memory </pre> <p>We used the malloc() function to allocate memory dynamically in this code to hold an integer value of 5. The memory was subsequently freed using the free() method. We then attempt to get to the memory pointed to by ptr again and assign the value 10. Because this memory is currently being deallocated, accessing it will result in a segmentation fault.</p> <p>To avoid this form of segmentation fault, avoid accessing memory that has been previously freed with the free() method. Always free memory only when it has become no longer needed, and never try to retrieve it after it has been freed.</p> <p> <strong>5. Incorrect Pointer Arithmetic:</strong> Incorrect pointer arithmetic can result in a segmentation fault.</p> <p>Given the following section of code,</p> <p> <strong>C Code:</strong> </p> <pre> int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5}; int *ptr = &arr[2]; *(ptr + 10) = 10; </pre> <p>In this code, we created an array arr of size 5 and initialized it with some values. We've also defined a pointer ptr and set it to the memory location of the third element of arr. When we try to add 10 to ptr and dereference it to assign the value 10 to the memory location it is pointing to, a segmentation fault occurs because we are attempting to access memory outside the bounds of arr.</p> <h3>Prevention:</h3> <p>These are just a few C code examples that could cause a segmentation problem. It is vital to thoroughly test the source code to ensure it is allocating and deallocating memory correctly, preventing null pointers and buffer overflows, and employing pointer arithmetic to avoid segmentation issues.</p> <p>To avoid segmentation faults in C code, allocate and deallocate memory correctly, avoid null pointers and buffer overflows, and use pointer arithmetic cautiously.</p> <p>To debug a segmentation fault in C, use a debugger such as GDB. GDB allows users to inspect variable and memory location values as they go through the code line by line. This can help us figure out which line of code is causing the segmentation error.</p> <h2>Conclusion:</h2> <p>A segmentation fault is a common problem in C that can be caused by a variety of issues, including null pointers, buffer overflows, stack overflows, accessing deallocated memory, and incorrect pointer arithmetic. To remedy the issue, we must first identify the source of the error and then make the necessary adjustments to our code.</p> <hr> Vi använde malloc()-funktionen för att tilldela minne dynamiskt i denna kod för att hålla ett heltalsvärde på 5. Minnet frigjordes därefter med metoden free(). Vi försöker sedan komma till minnet som ptr pekar på igen och tilldela värdet 10. Eftersom detta minne för närvarande avallokeras, kommer åtkomst till det att resultera i ett segmenteringsfel.
För att undvika denna form av segmenteringsfel, undvik att komma åt minne som tidigare har frigjorts med metoden free(). Frigör alltid minne endast när det inte längre behövs, och försök aldrig hämta det efter att det har frigjorts.
5. Felaktig pekararitmetik: Felaktig pekaritmetik kan resultera i ett segmenteringsfel.
Med tanke på följande kodavsnitt,
C-kod:
int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5}; int *ptr = &arr[2]; *(ptr + 10) = 10; I den här koden skapade vi en array-arr av storlek 5 och initierade den med några värden. Vi har också definierat en pekare ptr och satt den till minnesplatsen för det tredje elementet i arr. När vi försöker lägga till 10 till ptr och därav referera för att tilldela värdet 10 till minnesplatsen den pekar på, uppstår ett segmenteringsfel eftersom vi försöker komma åt minnet utanför gränserna för arr.
Förebyggande:
Det här är bara några exempel på C-kod som kan orsaka ett segmenteringsproblem. Det är viktigt att noggrant testa källkoden för att säkerställa att den allokerar och avallokerar minne korrekt, förhindrar nollpekare och buffertspill, och använder pekaritmetik för att undvika segmenteringsproblem.
För att undvika segmenteringsfel i C-kod, allokera och avallokera minne korrekt, undvik nollpekare och buffertspill och använd pekararitmetik försiktigt.
För att felsöka ett segmenteringsfel i C, använd en debugger som GDB. GDB tillåter användare att inspektera variabel- och minnesplatsvärden när de går igenom koden rad för rad. Detta kan hjälpa oss att ta reda på vilken kodrad som orsakar segmenteringsfelet.
Slutsats:
Ett segmenteringsfel är ett vanligt problem i C som kan orsakas av en mängd olika problem, inklusive nollpekare, buffertspill, stackspill, åtkomst till avallokerat minne och felaktig pekararitmetik. För att åtgärda problemet måste vi först identifiera källan till felet och sedan göra nödvändiga justeringar av vår kod.