خطأ التجزئة هو نوع من الأخطاء في لغة C يحدث عندما يحاول أحد البرامج الوصول إلى عنوان ذاكرة غير مصرح له بالوصول إليه. يحدث هذا بشكل متكرر عندما يحاول أحد البرامج استخدام الذاكرة التي لم يتم تخصيصها له أو الذاكرة التي تم إلغاء تخصيصها بالفعل.
عادةً ما تؤدي مشكلة التجزئة إلى تعطل البرنامج أو إنهائه فجأة. لإصلاح المشكلة، يجب علينا أولاً تحديد مصدر الخطأ وإجراء التعديلات اللازمة على كود المصدر.
فيما يلي بعض الأسباب الأكثر شيوعًا لأخطاء التجزئة في لغة C:
1. المؤشرات الفارغة: يمكن أن تؤدي محاولة إلغاء الإشارة إلى مؤشر فارغ أو غير مهيأ إلى حدوث خطأ في التجزئة. في لغة C، يشير المؤشر NULL إلى مساحة تخزين غير موجودة. يمكن أن يكون هذا 0x00000000 أو مبلغًا محددًا آخر (طالما أنه ليس موقعًا فعليًا). إلغاء الإشارة إلى مرجع NULL يعني محاولة الوصول إلى كل ما يشير إليه المؤشر. عامل إلغاء الإشارة هو عامل التشغيل *. إلغاء الإشارة إلى مؤشر NULL له سلوك غير محدد.
بالنظر إلى القسم التالي من التعليمات البرمجية،
رمز ج:
مجموعة شبيبة
int *ptr = NULL; *ptr = 5;
لقد حددنا مؤشر ptr في هذا الرمز وقمنا بتعيينه على NULL. سيحدث خطأ التجزئة إذا تابعنا إلغاء الإشارة إلى ptr وقمنا بتعيين القيمة 5 لعنوان الذاكرة الذي يشير إليه لأننا نحاول الوصول إلى موقع الذاكرة الذي لا يُسمح لنا بالوصول إليه.
2. تجاوز سعة المخزن المؤقت: قد يحدث خطأ تجزئة عند كتابة البيانات بعد نهاية المخزن المؤقت المخصص. لدينا تجاوز سعة المخزن المؤقت عندما نقوم باسترداد ذاكرة غير موجودة في المخزن المؤقت المحلي.
بالنظر إلى القسم التالي من التعليمات البرمجية،
رمز ج:
int arr[5]; arr[5] = 10;
في الكود أعلاه، أعلنا عن مصفوفة خماسية الأبعاد. عندما نحاول تعيين الرقم 10 للعضو السادس في المصفوفة (وهو غير موجود)، يحدث خطأ في التجزئة لأننا نحاول الوصول إلى الذاكرة عبر نهاية المصفوفة.
3. تجاوز سعة المكدس: قد يحدث خطأ في التجزئة إذا كان البرنامج يستهلك كل مساحة المكدس المتوفرة. يحدث تجاوز سعة المكدس عندما نستهلك مساحة أكبر من المساحة المخصصة للمكدس، على سبيل المثال:
رمز ج:
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> استخدمنا الدالة malloc() لتخصيص الذاكرة ديناميكيًا في هذا الكود للاحتفاظ بقيمة عددية 5. وتم تحرير الذاكرة لاحقًا باستخدام الطريقة free(). نحاول بعد ذلك الوصول إلى الذاكرة التي يشير إليها ptr مرة أخرى وتعيين القيمة 10. ونظرًا لأنه يتم إلغاء تخصيص هذه الذاكرة حاليًا، فإن الوصول إليها سيؤدي إلى خطأ في التجزئة.
لتجنب هذا النوع من خطأ التجزئة، تجنب الوصول إلى الذاكرة التي تم تحريرها مسبقًا باستخدام الأسلوب free(). قم دائمًا بتحرير الذاكرة فقط عندما لا تكون هناك حاجة إليها، ولا تحاول أبدًا استعادتها بعد تحريرها.
5. حساب المؤشر غير صحيح: يمكن أن يؤدي حساب المؤشر غير الصحيح إلى حدوث خطأ في التجزئة.
بالنظر إلى القسم التالي من التعليمات البرمجية،
رمز ج:
int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5}; int *ptr = &arr[2]; *(ptr + 10) = 10; في هذا الكود، قمنا بإنشاء مصفوفة بحجم 5 وقمنا بتهيئتها ببعض القيم. لقد قمنا أيضًا بتعريف مؤشر ptr وقمنا بتعيينه على موقع الذاكرة للعنصر الثالث من arr. عندما نحاول إضافة 10 إلى ptr وإلغاء مرجعيتها لتعيين القيمة 10 لموقع الذاكرة الذي تشير إليه، يحدث خطأ تجزئة لأننا نحاول الوصول إلى الذاكرة خارج حدود arr.
وقاية:
هذه مجرد أمثلة قليلة لرموز C التي قد تسبب مشكلة في التجزئة. من الضروري إجراء اختبار شامل للكود المصدر للتأكد من أنه يقوم بتخصيص الذاكرة وإلغاء تخصيصها بشكل صحيح، ومنع المؤشرات الفارغة وتجاوز سعة المخزن المؤقت، واستخدام حساب المؤشر لتجنب مشكلات التجزئة.
لتجنب أخطاء التجزئة في كود C، قم بتخصيص الذاكرة وإلغاء تخصيصها بشكل صحيح، وتجنب المؤشرات الفارغة وتجاوز سعة المخزن المؤقت، واستخدم حساب المؤشر بحذر.
لتصحيح خطأ التجزئة في لغة C، استخدم مصحح أخطاء مثل GDB. يتيح GDB للمستخدمين فحص قيم المتغير وموقع الذاكرة أثناء مرورهم عبر سطر التعليمات البرمجية سطرًا تلو الآخر. يمكن أن يساعدنا هذا في معرفة أي سطر من التعليمات البرمجية يسبب خطأ التجزئة.
خاتمة:
يعد خطأ التجزئة مشكلة شائعة في لغة C يمكن أن تنتج عن مجموعة متنوعة من المشكلات، بما في ذلك المؤشرات الفارغة وتجاوز سعة المخزن المؤقت وتجاوز سعة المكدس والوصول إلى الذاكرة غير المخصصة وحساب المؤشر غير الصحيح. لمعالجة المشكلة، يجب علينا أولاً تحديد مصدر الخطأ ثم إجراء التعديلات اللازمة على التعليمات البرمجية الخاصة بنا.