Un error de segmentació és un tipus d'error en C que es produeix quan un programa intenta accedir a una adreça de memòria a la qual no està autoritzat. Això passa sovint quan un programa intenta utilitzar memòria que no ha assignat o memòria que ja s'ha desassignat.
Un problema de segmentació normalment fa que el programa es bloquegi o s'acabi bruscament. Per solucionar el problema, primer hem d'identificar l'origen de l'error i fer els ajustos necessaris al codi font.
Les següents són algunes de les causes més comunes de fallades de segmentació en C:
1. Punters nuls: Intentar desreferenciar un punter nul o no inicialitzat pot provocar un error de segmentació. A C, un punter NULL fa referència a l'emmagatzematge que no està present. Pot ser 0x00000000 o una altra quantitat especificada (sempre que no sigui una ubicació real). Desreferenciar una referència NULL significa intentar arribar a allò a què apunta el punter. L'operador de desreferenciació és l'operador *. Desreferenciar un punter NULL té un comportament no especificat.
Donada la següent secció de codi,
Codi C:
multiplicació matricial en c
int *ptr = NULL; *ptr = 5;
Hem definit un punter ptr en aquest codi i l'hem establert a NULL. Es produirà un error de segmentació si procedim a desreferenciar ptr i assignem el valor 5 a l'adreça de memòria a la qual apunta perquè estem intentant accedir a una ubicació de memòria a la qual no tenim permís per accedir.
2. Desbordaments de memòria intermèdia: Es pot produir un error de segmentació quan les dades s'escriuen més enllà del final d'un buffer assignat. Tenim un desbordament de memòria intermèdia quan recuperem una memòria que no es troba a la memòria intermèdia local.
Donada la següent secció de codi,
Codi C:
int arr[5]; arr[5] = 10;
Al codi anterior, vam declarar una matriu de 5 dimensions arr. Quan intentem assignar el número 10 al sisè membre de la matriu (que no existeix), es produeix un error de segmentació perquè estem intentant accedir a la memòria al final de la matriu.
3. Desbordament de pila: Es pot produir un error de segmentació si un programa consumeix tot l'espai disponible de la pila. El desbordament de la pila es produeix quan consumim més espai del que s'ha assignat la pila, per exemple:
Codi C:
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> Hem utilitzat la funció malloc() per assignar memòria dinàmicament en aquest codi per mantenir un valor enter de 5. Posteriorment, la memòria es va alliberar mitjançant el mètode free(). Aleshores intentem tornar a la memòria apuntada per ptr i assignem el valor 10. Com que aquesta memòria s'està desassignant actualment, accedir-hi donarà lloc a un error de segmentació.
Per evitar aquesta forma d'error de segmentació, eviteu accedir a la memòria que s'ha alliberat prèviament amb el mètode free(). Allibereu sempre la memòria només quan ja no la necessiteu i mai intenteu recuperar-la després d'haver-la alliberat.
5. Aritmètica del punter incorrecta: L'aritmètica incorrecta del punter pot provocar un error de segmentació.
Donada la següent secció de codi,
Codi C:
int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5}; int *ptr = &arr[2]; *(ptr + 10) = 10; En aquest codi, vam crear una matriu arr de mida 5 i la vam inicialitzar amb alguns valors. També hem definit un punter ptr i l'hem establert a la ubicació de memòria del tercer element d'arr. Quan intentem afegir 10 a ptr i anul·lar-ne la referència per assignar el valor 10 a la ubicació de memòria a la qual apunta, es produeix un error de segmentació perquè estem intentant accedir a la memòria fora dels límits d'arr.
Prevenció:
Aquests són només alguns exemples de codi C que podrien causar un problema de segmentació. És vital provar a fons el codi font per assegurar-se que està assignant i desassignant la memòria correctament, evitant punters nuls i desbordaments de memòria intermèdia, i emprant l'aritmètica de punters per evitar problemes de segmentació.
Per evitar errors de segmentació en el codi C, assigneu i desassigneu la memòria correctament, eviteu els punters nuls i els desbordaments de memòria intermèdia i utilitzeu l'aritmètica de punters amb precaució.
Per depurar un error de segmentació en C, utilitzeu un depurador com ara GDB. GDB permet als usuaris inspeccionar les variables i els valors d'ubicació de memòria mentre passen pel codi línia per línia. Això ens pot ajudar a esbrinar quina línia de codi està causant l'error de segmentació.
Conclusió:
Un error de segmentació és un problema comú en C que pot ser causat per una varietat de problemes, com ara punters nuls, desbordaments de memòria intermèdia, desbordaments de pila, accés a la memòria desassignada i aritmètica incorrecta del punter. Per solucionar el problema, primer hem d'identificar l'origen de l'error i després fer els ajustos necessaris al nostre codi.