セグメンテーション違反は、プログラムがアクセスを許可されていないメモリ アドレスにアクセスしようとしたときに発生する、C のエラーの一種です。これは、プログラムが割り当てられていないメモリ、または割り当てがすでに解除されているメモリを使用しようとした場合に頻繁に発生します。
一般に、セグメンテーションの問題により、プログラムがクラッシュしたり、突然終了したりすることがあります。問題を解決するには、まずエラーの原因を特定し、ソース コードに必要な調整を加える必要があります。
以下は、C におけるセグメンテーション違反の最も一般的な原因の一部です。
1. Null ポインター: null または初期化されていないポインターを逆参照しようとすると、セグメンテーション違反が発生する可能性があります。 C では、NULL ポインターは存在しないストレージを参照します。これは、0x00000000 または別の指定された量になります (実際の場所でない限り)。 NULL 参照の参照解除とは、ポインターが指すものに到達しようとすることを意味します。逆参照演算子は * 演算子です。 NULL ポインターの逆参照の動作は未指定です。
コードの次のセクションを考えると、
C コード:
2つの文字列の違いPython
int *ptr = NULL; *ptr = 5;
このコードではポインター ptr を定義し、それを NULL に設定しました。 ptr の逆参照を続行し、ptr が指すメモリ アドレスに値 5 を割り当てると、アクセスが許可されていないメモリ位置にアクセスしようとしているため、セグメンテーション フォールトが発生します。
2. バッファオーバーフロー: 割り当てられたバッファの終わりを超えてデータが書き込まれると、セグメンテーション フォールトが発生する可能性があります。ローカル バッファにないメモリを取得すると、バッファ オーバーフローが発生します。
コードの次のセクションを考えると、
C コード:
int arr[5]; arr[5] = 10;
上記のコードでは、5 次元配列 arr を宣言しました。配列の 6 番目のメンバー (存在しない) に数値 10 を割り当てようとすると、配列の末尾にまたがるメモリにアクセスしようとしているため、セグメンテーション エラーが発生します。
3. スタック オーバーフロー: プログラムが利用可能なスタック領域をすべて消費すると、セグメンテーション エラーが発生する可能性があります。スタック オーバーフローは、スタックが割り当てられている以上のスペースを消費したときに発生します。たとえば、次のとおりです。
C コード:
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> このコードでは、整数値 5 を保持するために malloc() 関数を使用してメモリを動的に割り当てました。その後、メモリは free() メソッドを使用して解放されました。次に、ptr が指すメモリに再度アクセスして、値 10 を割り当てようとします。このメモリは現在割り当て解除中であるため、アクセスするとセグメンテーション フォールトが発生します。
この形式のセグメンテーション違反を回避するには、free() メソッドで以前に解放されたメモリにアクセスしないようにします。メモリの解放は、メモリが不要になった場合にのみ行い、解放後には決して取得しないでください。
5. 不正なポインタ演算: ポインターの演算が正しくないと、セグメンテーション違反が発生する可能性があります。
コードの次のセクションを考えると、
C コード:
int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5}; int *ptr = &arr[2]; *(ptr + 10) = 10; このコードでは、サイズ 5 の配列 arr を作成し、いくつかの値で初期化しました。また、ポインタ ptr を定義し、それを arr の 3 番目の要素のメモリ位置に設定しました。 ptr に 10 を追加し、それを逆参照して値 10 を、それが指すメモリ位置に割り当てようとすると、arr の境界外のメモリにアクセスしようとしているため、セグメンテーション違反が発生します。
防止：
これらは、セグメンテーションの問題を引き起こす可能性のある C コードの例のほんの一部です。ソース コードを徹底的にテストして、メモリの割り当てと割り当て解除が正しく行われていること、ヌル ポインタとバッファ オーバーフローの防止、ポインタ演算の採用によってセグメンテーションの問題を回避していることを確認することが重要です。
C コードでのセグメンテーション フォールトを回避するには、メモリの割り当てと割り当て解除を正しく行い、NULL ポインタとバッファ オーバーフローを回避し、ポインタ演算を慎重に使用します。
C でセグメンテーション違反をデバッグするには、GDB などのデバッガーを使用します。 GDB を使用すると、ユーザーはコードを 1 行ずつ実行しながら、変数とメモリの場所の値を検査できます。これは、コードのどの行がセグメンテーション エラーの原因となっているかを特定するのに役立ちます。
結論：
セグメンテーション フォールトは C でよく見られる問題で、ヌル ポインター、バッファ オーバーフロー、スタック オーバーフロー、割り当て解除されたメモリへのアクセス、ポインター演算の誤りなど、さまざまな問題によって発生する可能性があります。この問題を解決するには、まずエラーの原因を特定し、コードに必要な調整を加える必要があります。