O que é uma falha de segmentação?

Uma falha de segmentação é um erro de computador que ocorre quando um programa tenta acessar uma região da memória de maneira inválida. Esses erros podem ser erros de leitura, onde é feita uma tentativa de ler dados que não foram inicializados corretamente ou erros de gravação, onde um programa tenta gravar dados em um local incorreto na memória. Na linguagem dos computadores, o termo geralmente é reduzido para segfault. Como os segfaults podem ocorrer na leitura e gravação de dados, eles podem ocorrer em uma variedade de contextos e com nomes específicos diferentes, incluindo erros de barramento, estouros de buffer, falhas de página e violações de armazenamento.

Embora uma falha de segmentação possa ser criada em algumas linguagens de computador mais facilmente do que em outras, as segfaults não fazem parte das linguagens de computador. Em teoria, qualquer linguagem de computador pode causar um erro de gravação de dados que gera um segfault. As linguagens de computador que permitem que um programador manipule explicitamente a memória, como C ++, permitem que o usuário introduza segfaults não intencionais de maneira relativamente fácil com uma programação ruim. Os idiomas que não permitem o gerenciamento explícito da memória, como Java, lidam com a maioria dos problemas de memória sem a interferência do programador e, portanto, minimizam as falhas de segmentação, oferecendo ao programador nenhuma maneira de acessar áreas fora da memória alocada.

As maneiras pelas quais um programador pode criar uma falha de segmentação variam, dependendo da maneira como os dados estão sendo usados. Existem certas construções que são mais fáceis de criar esse erro. Um culpado comum de um segfault é um erro de estouro de matriz, no qual dados específicos estão contidos em slots em um determinado local de memória, mas o programador tenta acessar um slot que não existe. Segfaults gerados por essas situações geralmente são difíceis de rastrear. Alguns idiomas de computador têm verificação de limites, o que antecipa esse tipo de erro e não permitirá que o usuário tente acessar um slot inválido.

Uma maneira menos comum pela qual os segfaults podem ser gerados ocorre quando duas linguagens de computador passam dados entre si usando um proxy. Nesse contexto, uma falha de segmentação é particularmente difícil de diagnosticar porque nem sempre é claro de qual idioma ou camada de código de programação o erro ocorre. Mesmo que uma camada tenha verificação implícita de limites e não permita segfaults em 99,9% dos contextos, pode ser uma tarefa muito tediosa e demorada determinar a origem do erro.

A melhor maneira de evitar falhas de segmentação é ter muito cuidado com o gerenciamento de memória. A maioria das boas práticas de programação recomenda que os usuários liberem explicitamente todos os bytes de memória alocados manualmente em um programa. Isso geralmente é difícil, mas fazê-lo corretamente aumenta as chances de um programador criar um programa robusto e livre de erros.