Pogreška segmentacije je vrsta pogreške u C-u koja se javlja kada program pokuša pristupiti memorijskoj adresi kojoj nije ovlašten pristupiti. To se često događa kada program pokušava koristiti memoriju koju nije dodijelio ili memoriju koja je već bila delocirana.
Problem segmentacije obično uzrokuje rušenje programa ili naglo gašenje. Da bismo riješili problem, prvo moramo identificirati izvor pogreške i izvršiti potrebne prilagodbe izvornog koda.
Slijede neki od najčešćih uzroka grešaka u segmentaciji u C-u:
1. Nulti pokazivači: Pokušaj dereferenciranja nultog ili neinicijaliziranog pokazivača može rezultirati pogreškom segmentacije. U C-u, NULL pokazivač se odnosi na pohranu koja nije prisutna. To može biti 0x00000000 ili neki drugi navedeni iznos (sve dok to nije stvarna lokacija). Dereferenciranje NULL reference znači pokušaj dosezanja onoga na što pokazuje pokazivač. Operator dereferenciranja je operator *. Dereferenciranje NULL pokazivača ima neodređeno ponašanje.
S obzirom na sljedeći dio koda,
C kod:
zašto string nepromjenjiv u Javi
int *ptr = NULL; *ptr = 5;
Definirali smo ptr pokazivača u ovom kodu i postavili ga na NULL. Pogreška segmentacije dogodit će se ako nastavimo s dereferenciranjem ptr-a i dodijelimo vrijednost 5 memorijskoj adresi na koju pokazuje jer pokušavamo pristupiti memorijskoj lokaciji kojoj nam nije dopušten pristup.
2. Preljevi međuspremnika: Pogreška segmentacije može se pojaviti kada se podaci upisuju nakon kraja dodijeljenog međuspremnika. Imamo prekoračenje međuspremnika kada dohvatimo memoriju koja nije u lokalnom međuspremniku.
S obzirom na sljedeći dio koda,
C kod:
int arr[5]; arr[5] = 10;
U gornjem kodu deklarirali smo 5-dimenzionalni niz arr. Kada pokušamo dodijeliti broj 10 šestom članu niza (koji ne postoji), pojavljuje se pogreška segmentacije jer pokušavamo pristupiti memoriji preko kraja niza.
3. Stack Overflow: Do greške segmentacije može doći ako program zauzme sav raspoloživi prostor na stogu. Prelijevanje stoga događa se kada potrošimo više prostora nego što je stog dodijeljen, na primjer:
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> Koristili smo funkciju malloc() za dinamičku dodjelu memorije u ovom kodu kako bismo zadržali cjelobrojnu vrijednost 5. Memorija je naknadno oslobođena metodom free(). Zatim ponovno pokušavamo doći do memorije na koju ukazuje ptr i dodjeljujemo vrijednost 10. Budući da se ova memorija trenutačno oslobađa, pristup njoj rezultirat će greškom segmentacije.
Kako biste izbjegli ovaj oblik pogreške segmentacije, izbjegavajte pristup memoriji koja je prethodno bila oslobođena metodom free(). Uvijek oslobodite memoriju samo kada više nije potrebna i nikada je ne pokušavajte vratiti nakon što je oslobođena.
5. Netočna aritmetika pokazivača: Netočna aritmetika pokazivača može rezultirati pogreškom segmentacije.
S obzirom na sljedeći dio koda,
C kod:
int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5}; int *ptr = &arr[2]; *(ptr + 10) = 10; U ovom smo kodu stvorili polje arr veličine 5 i inicijalizirali ga nekim vrijednostima. Također smo definirali pokazivač ptr i postavili ga na memorijsku lokaciju trećeg elementa arr. Kada pokušamo dodati 10 ptr-u i dereferencirati ga da dodijelimo vrijednost 10 memorijskoj lokaciji na koju pokazuje, pojavljuje se pogreška segmentacije jer pokušavamo pristupiti memoriji izvan granica arr.
Prevencija:
Ovo je samo nekoliko primjera C koda koji bi mogli uzrokovati problem segmentacije. Od vitalne je važnosti temeljito testirati izvorni kod kako bi se osiguralo da pravilno dodjeljuje i oslobađa memoriju, sprječavajući nulte pokazivače i preljeve međuspremnika te upotrebljavajući aritmetiku pokazivača kako bi se izbjegli problemi segmentacije.
Kako biste izbjegli pogreške segmentacije u C kodu, pravilno dodijelite i oslobodite memoriju, izbjegavajte nulte pokazivače i preljeve međuspremnika i oprezno koristite aritmetiku pokazivača.
Za otklanjanje pogreške segmentacije u C-u upotrijebite program za ispravljanje pogrešaka kao što je GDB. GDB omogućuje korisnicima pregled varijabli i vrijednosti memorijskih lokacija dok prolaze kroz kod redak po redak. To nam može pomoći da otkrijemo koji redak koda uzrokuje pogrešku segmentacije.
Zaključak:
Pogreška segmentacije čest je problem u C-u koji može biti uzrokovan raznim problemima, uključujući nulte pokazivače, preljeve međuspremnika, preljeve stogova, pristup oslobođenoj memoriji i netočnu aritmetiku pokazivača. Da bismo riješili problem, prvo moramo identificirati izvor pogreške, a zatim napraviti potrebne prilagodbe u našem kodu.