תקלת פילוח היא סוג של שגיאה ב-C המתרחשת כאשר תוכנית מנסה לגשת לכתובת זיכרון שאינה מורשית לגשת אליה. זה קורה לעתים קרובות כאשר תוכנית מנסה להשתמש בזיכרון שלא הקצתה או בזיכרון שכבר הוקצה.
בעיית פילוח גורמת בדרך כלל לתוכנית לקרוס או להסתיים בפתאומיות. כדי לתקן את הבעיה, עלינו לזהות תחילה את מקור השגיאה ולבצע את ההתאמות הנדרשות לקוד המקור.
להלן כמה מהגורמים הנפוצים ביותר לתקלות פילוח ב-C:
1. נקודות אפס: ניסיון להפנות את ההפניה למצביע ריק או לא מאותחל עלול לגרום לתקלת פילוח. ב-C, מצביע NULL מתייחס לאחסון שאינו קיים. זה יכול להיות 0x00000000 או סכום מוגדר אחר (כל עוד זה לא מיקום בפועל). הרחקת הפניה NULL פירושה ניסיון להגיע לכל מה שהמצביע מצביע עליו. האופרטור המתייחס הוא האופרטור *. הפניה לסירוגין של מצביע NULL יש התנהגות לא מוגדרת.
בהתחשב בסעיף הקוד הבא,
קוד C:
מה אומר xd
int *ptr = NULL; *ptr = 5;
הגדרנו מצביע ptr בקוד הזה והגדרנו אותו ל-NULL. תקלת פילוח תתרחש אם נמשיך ל-dereference ptr ונקצה את הערך 5 לכתובת הזיכרון שאליה היא מצביע מכיוון שאנו מנסים לגשת למיקום זיכרון שאסור לנו לגשת אליו.
2. הצפת מאגר: תקלת פילוח עלולה להתרחש כאשר נתונים נכתבים מעבר לקצה של מאגר שהוקצה. יש לנו גלישת מאגר כאשר אנו מאחזרים זיכרון שאינו נמצא במאגר המקומי.
בהתחשב בסעיף הקוד הבא,
קוד C:
int arr[5]; arr[5] = 10;
בקוד לעיל, הכרזנו על מערך 5 מימדי. כאשר אנו מנסים להקצות את המספר 10 לאיבר השישי של המערך (שלא קיים), מתרחשת שגיאת פילוח מכיוון שאנו מנסים לגשת לזיכרון מעבר לקצה המערך.
3. הצפת מחסנית: שגיאת פילוח עלולה להתרחש אם תוכנית צורכת את כל שטח המחסנית הזמין. הצפת מחסנית מתרחשת כאשר אנו צורכים יותר מקום ממה שהוקצתה המחסנית, לדוגמה:
קוד 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> השתמשנו בפונקציה malloc() כדי להקצות זיכרון באופן דינמי בקוד זה כדי להחזיק ערך שלם של 5. הזיכרון שוחרר לאחר מכן בשיטת free() . לאחר מכן אנו מנסים להגיע שוב לזיכרון שעליו מצביע ptr ולהקצות את הערך 10. מכיוון שזיכרון זה מוקצה כעת, גישה אליו תגרום לתקלת פילוח.
כדי למנוע צורה זו של תקלת פילוח, הימנע מגישה לזיכרון ששוחרר בעבר בשיטה free() . פנה תמיד זיכרון רק כאשר כבר לא נחוץ לו, ולעולם אל תנסה לאחזר אותו לאחר שהוא שוחרר.
5. חשבון מצביע שגוי: אריתמטיקה שגויה של מצביע עלולה לגרום לתקלת פילוח.
בהתחשב בסעיף הקוד הבא,
קוד C:
int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5}; int *ptr = &arr[2]; *(ptr + 10) = 10; בקוד זה, יצרנו מערך arr בגודל 5 ואתחול אותו עם כמה ערכים. הגדרנו גם מצביע ptr והגדרנו אותו למיקום הזיכרון של האלמנט השלישי של arr. כאשר אנו מנסים להוסיף 10 ל-ptr ולהפנות אותו כדי להקצות את הערך 10 למיקום הזיכרון אליו הוא מצביע, מתרחשת תקלת פילוח מכיוון שאנו מנסים לגשת לזיכרון מחוץ לגבולות arr.
מְנִיעָה:
אלו הן רק כמה דוגמאות של קוד C שעלולות לגרום לבעיית פילוח. חיוני לבדוק ביסודיות את קוד המקור כדי לוודא שהוא מקצה ומבטל את ההקצאה של זיכרון בצורה נכונה, מונע מצביעי null והצפת חיץ, ושימוש באריתמטיקה של מצביע כדי למנוע בעיות פילוח.
כדי למנוע תקלות פילוח בקוד C, הקצו והקצאו זיכרון בצורה נכונה, הימנע מצביעי null ומצפי מאגר, והשתמש בחשבון מצביע בזהירות.
כדי לנפות באגים של תקלת פילוח ב-C, השתמש באגים כגון GDB. GDB מאפשר למשתמשים לבדוק ערכי משתנים ומיקום זיכרון תוך כדי שהם עוברים על הקוד שורה אחר שורה. זה יכול לעזור לנו להבין איזו שורת קוד גורמת לשגיאת הפילוח.
סיכום:
תקלת פילוח היא בעיה נפוצה ב-C שיכולה להיגרם ממגוון בעיות, כולל מצביעי null, הצפת מאגר, הצפת מחסנית, גישה לזיכרון שהוקצה לא מוקצה וחשבון מצביע שגוי. כדי לתקן את הבעיה, עלינו לזהות תחילה את מקור השגיאה ולאחר מכן לבצע את ההתאמות הנדרשות לקוד שלנו.