Ошибка сегментации

Ошибка сегментации (англ. Segmentation fault, сокр. segfault, жарг. сегфолт) — ошибка программного обеспечения, возникающая при попытке обращения к недоступным для записи участкам памяти либо при попытке изменения памяти запрещённым способом. В системах на основе процессоров Motorola 68000 эти ошибки, как правило, известны как ошибки адреса или шины.

Сегментная адресация памяти является одним из подходов к управлению и защите памяти в операционной системе. Для большинства целей она была вытеснена страничной памятью, однако в документациях по традиции используют термин «Ошибка сегментации». Некоторые операционные системы до сих пор используют сегментацию на некоторых логических уровнях, а страничная память используется в качестве основной политики управления памятью.

В UNIX-подобных операционных системах процесс, обращающийся к недействительным участкам памяти, получает сигнал SIGSEGV. В Microsoft Windows, процесс, получающий доступ к недействительным участкам памяти, создаёт исключение STATUS_ACCESS_VIOLATION, и, как правило, запускает программу Dr. Watson, которая показывает пользователю окно с предложением отправить отчёт об ошибке Microsoft.

Пример

Вот пример кода ANSI C, который приводит к ошибке сегментации на платформах с защитой памяти:

 const char *s = "hello world";
 *(char *)s = 'H';

Когда программа, содержащая этот код, скомпилирована, строка «hello world» размещена в секции программы с бинарной пометкой «только для чтения». При запуске операционная система помещает её с другими строками и константами в сегмент памяти, предназначенный только для чтения. После запуска переменная s указывает на адрес строки, а попытка присвоить значение символьной константы H через переменную в памяти приводит к ошибке сегментации.

Компиляция и запуск таких программ на OpenBSD 4.0 вызывает следующую ошибку выполнения:

 $ gcc segfault.c -g -o segfault
 $ ./segfault
 Segmentation fault

Вывод отладчика gdb:

 Program received signal SIGSEGV, Segmentation fault.
 0x1c0005c2 in main () at segfault.c:6
 6               *s = 'H';

В отличие от этого, gcc 4.1.1 на GNU/Linux возвращает ошибку ещё во время компиляции:

 $ gcc segfault.c -g -o segfault
 segfault.c: In function ‘main’:
 segfault.c:4: error: assignment of read-only location

Условия, при которых происходят нарушения сегментации, и способы их проявления зависят от операционной системы.

Этот пример кода создаёт нулевой указатель и пытается присвоить значение по несуществующему адресу. Это вызывает ошибки сегментации во время выполнения программы на многих системах.

 int* ptr = (int*)0;
 *ptr = 1;

Ещё один способ вызвать ошибку сегментации заключается в том, чтобы вызвать функцию main рекурсивно, что приведёт к переполнению стека:

 int main()
 {
     main();
 }

Обычно, ошибка сегментации происходит потому что: указатель или нулевой, или указывает на произвольный участок памяти (возможно, потому что не был инициализирован), или указывает на удаленный участок памяти.

Например,

    char* p1 = NULL;  /* инициализирован как нулевой, в чем нет ничего плохого, но на многих системах он не может быть разыменован */
    char* p2;  /* вообще не инициализирован */
    char* p3  = (char *)malloc(20);  /* хорошо, участок памяти выделен */
    free(p3);  /* но теперь его больше нет */

Теперь разыменование любого из этих указателей может вызвать ошибку сегментации.

Также, при использовании массивов, если случайно указать в качестве размера массива неинициализированную переменную. Вот пример :

int main()
{ int const nmax=10;
  int i,n,a[n];
}

такая ошибка не прослеживается g++ при линковке, но при запуске приложения вызовет ошибку сегментации.

См. также

• Переполнение буфера

Ссылки

• http://www.faqs.org/qa/qa-673.html  (англ.)
• http://c-faq.com/null/null1.html  (англ.)
• http://c-faq.com/null/varieties.html  (англ.)