Was ist ein Segmentierungsfehler?
Ein Segmentierungsfehler ist ein Computerfehler, der auftritt, wenn ein Programm auf ungültige Weise versucht, auf einen Speicherbereich zuzugreifen. Diese Fehler können Lesefehler sein, bei denen versucht wird, Daten zu lesen, die nicht ordnungsgemäß initialisiert wurden, oder Schreibfehler, bei denen ein Programm versucht, Daten an eine falsche Stelle im Speicher zu schreiben. Im Computer-Sprachgebrauch wird der Begriff oft zu Segfault abgekürzt. Da Segfaults sowohl beim Lesen als auch beim Schreiben von Daten auftreten können, können sie in einer Vielzahl von Kontexten und mit unterschiedlichen spezifischen Namen auftreten, einschließlich Busfehlern, Pufferüberläufen, Seitenfehlern und Verstößen gegen den Speicher.
Obwohl ein Segmentierungsfehler in einigen Computersprachen einfacher als in anderen erstellt werden kann, gehören Segfaults nicht zu den Computersprachen. Theoretisch kann jede Computersprache einen Datenschreibfehler verursachen, der einen Segfault auslöst. Computersprachen, mit denen ein Programmierer explizit mit dem Speicher umgehen kann, wie z. B. C ++, ermöglichen es dem Benutzer, bei unzureichender Programmierung relativ leicht unbeabsichtigte Fehler einzuführen. Sprachen, die keine explizite Speicherverwaltung ermöglichen, wie Java, behandeln die meisten Speicherprobleme ohne die Interferenz des Programmierers und minimieren daher Segmentierungsfehler, indem sie einem Programmierer keine Möglichkeit geben, gezielt auf Bereiche außerhalb des zugewiesenen Speichers zuzugreifen.
Die Art und Weise, wie ein Programmierer einen Segmentierungsfehler erzeugen kann, hängt von der Art und Weise ab, in der Daten verwendet werden. Es gibt bestimmte Konstrukte, mit denen dieser Fehler leichter erstellt werden kann. Ein häufiger Grund für einen Segfault ist ein Array-Überlauffehler, bei dem bestimmte Daten in Slots innerhalb eines bestimmten Speicherorts enthalten sind, der Programmierer jedoch versucht, auf einen nicht vorhandenen Slot zuzugreifen. Durch diese Situationen hervorgerufene Segfaults sind oft schwer aufzuspüren. Einige Computersprachen verfügen über eine Grenzüberprüfung, die diese Art von Fehlern vorwegnimmt und den Benutzer nicht dazu veranlasst, auf einen ungültigen Steckplatz zuzugreifen.
Eine weniger gebräuchliche Methode zur Erzeugung von Segfaults ist die Übermittlung von Daten zwischen zwei Computersprachen über einen Proxy. In diesem Zusammenhang ist es besonders schwierig, einen Segmentierungsfehler zu diagnostizieren, da nicht immer klar ist, aus welcher Sprache oder Programmierschicht der Fehler stammt. Selbst wenn eine Ebene implizite Grenzüberprüfungen aufweist und in 99,9% der Kontexte keine Fehler zulässt, kann es sehr zeitaufwendig und mühsam sein, festzustellen, woher der Fehler stammt.
Der beste Weg, um Segmentierungsfehler zu vermeiden, besteht darin, mit der Speicherverwaltung sehr vorsichtig umzugehen. Die meisten guten Programmiermethoden empfehlen, dass Benutzer explizit jedes Byte Speicher freigeben, das in einem Programm manuell zugewiesen wird. Dies ist oft schwierig, erhöht jedoch die Wahrscheinlichkeit, dass ein Programmierer ein robustes, fehlerfreies Programm erstellt.