Como encontrar a causa da falha de segmentação em C++

Como Encontrar A Causa Da Falha De Segmentacao Em C



Uma falha de segmentação, também conhecida como erro de segmentação, é um tipo de erro que ocorre quando um programa tenta alcançar uma seção de memória que não está autorizado a acessar. Quando ocorre uma falha de segmentação, o sistema operacional encerra o programa para evitar que ele cause mais problemas. Este erro normalmente indica um bug ou erro de programação no código do programa, como acessar um ponteiro não inicializado, desreferenciar um ponteiro nulo ou ir além dos limites de uma matriz.

As falhas de segmentação podem ser difíceis de depurar porque geralmente resultam em travamentos sem fornecer mensagens de erro detalhadas. No entanto, ferramentas como o GDB (GNU Debugger) podem ajudar a identificar a origem da falha de segmentação examinando o estado do programa e o rastreamento de pilha no momento do erro.

É importante observar que as falhas de segmentação normalmente são causadas por erros de programação e são consideradas bugs. Eles devem ser corrigidos revisando e corrigindo o código problemático. As causas comuns de falhas de segmentação incluem:







  • Desreferenciando os ponteiros nulos ou não inicializados
  • Escrevendo ou lendo fora dos limites de um array
  • Usando uma memória que foi previamente desalocada ou liberada
  • Estouro de pilha ou corrupção de pilha
  • Usando variáveis ​​não inicializadas

Examinando cuidadosamente seu código e usando ferramentas de depuração como GDB, você pode identificar e corrigir as falhas de segmentação, garantindo que seu programa funcione corretamente e não encontre esses erros.



Depurador GDB

GDB (GNU Debugger) é uma ferramenta de depuração poderosa que ajuda a identificar e analisar problemas em programas compilados, incluindo falhas de segmentação. Ele permite examinar o estado do programa, acionar os pontos de interrupção e observar o fluxo de execução.



Para usar o GDB de forma eficaz para depurar as falhas de segmentação, você precisa compilar seu programa C++ com os símbolos de depuração habilitados. Esses símbolos incluem informações adicionais sobre a estrutura, variáveis ​​e funções do programa que auxiliam no processo de depuração.





Encontrando a falha de segmentação em C++ com GDB

Aqui está um exemplo de trecho de código que causa uma falha de segmentação:

#include

interno principal ( ) {

interno * PTR = nullptr ;

* PTR = 5 ;

retornar 0 ;

}

Vamos primeiro explicar o código. A seguir, discutiremos em etapas como encontrar uma falha de segmentação no código anterior.



A diretiva de pré-processador “#include ” adiciona o arquivo de cabeçalho necessário que oferece as características do fluxo de entrada e saída em C++.

Dentro da função main(), há uma declaração de uma variável de ponteiro “ptr” do tipo int*. O valor “nullptr” é usado como inicialização do ponteiro que é um valor especial de ponteiro nulo que indica que ele não aponta para nenhum localização de memória válida.

As tentativas de desreferência são feitas com o ponteiro nulo “ptr” na linha seguinte que é “*ptr = 5;”. Neste caso, como “ptr” está definido como “nullptr”, não há local de memória válido para acessar.

Agora discutiremos alguns passos que precisam ser adotados para compilar o programa a fim de encontrar a falha de segmentação.

Etapa 1: habilite os símbolos de depuração

Para começar, certifique-se de compilar seu programa C++ com os símbolos de depuração habilitados. Para fornecer informações de depuração ao arquivo executável durante a compilação, use o sinalizador “-g”. Considere o caso em que temos um arquivo C++ chamado “main.cpp”.

$ g++ -g principal.cpp -o principal

Etapa 2: execute o GDB

Depois que o programa for compilado com símbolos de depuração, execute o GDB passando o arquivo executável como argumento.

$ gdb principal

Etapa 3: inicie o programa

Inicie o programa digitando “run” ou “r” no prompt do GDB:

$ ( gdb ) correr

Seu programa começará então a ser executado.

Etapa 4: Identifique a falha de segmentação

O programa continua em execução até encontrar uma falha de segmentação. O programa então para de funcionar e o GDB produz uma mensagem de erro.

Por exemplo: vamos considerar o código explicado anteriormente onde quando tentamos atribuir o valor 5 ao local de memória apontado pelo ponteiro nulo, resulta em uma falha de segmentação. O programa termina imediatamente na linha onde ocorre a falha de segmentação.

Ao executar este programa com GDB, você verá uma saída semelhante à seguinte:

Esta saída indica que ocorreu uma falha de segmentação na função principal na linha 5 do arquivo “main.cpp”.

Etapa 5: examine o rastreamento de pilha

Para obter mais informações sobre a falha de segmentação, você pode examinar o rastreamento de pilha usando o comando “backtrace” ou simplesmente “bt”. Este comando exibe a sequência de chamadas de função que leva ao travamento.

$ ( gdb ) aliás

O rastreamento de pilha é exibido, indicando as funções que são chamadas antes da falha de segmentação:

Esta saída nos informa que a falha de segmentação ocorreu na função principal na linha 5 do arquivo “main.cpp”.

Etapa 6: definir os pontos de interrupção

Para investigar mais detalhadamente, você pode definir pontos de interrupção em linhas específicas de código para interromper a execução do programa nesses pontos. Isso permite inspecionar o estado e as variáveis ​​do programa. Por exemplo, para definir um ponto de interrupção na linha 5 do “main.cpp”, use o comando “break” da seguinte forma:

$ ( gdb ) quebrar principal.cpp: 5

Isso define um ponto de interrupção na linha 5 do arquivo “main.cpp”:

Etapa 7: retomar a execução

Após definir os breakpoints, retome a execução do programa usando o comando “continue” ou simplesmente “c”:

$ ( gdb ) continuar

O programa continua em execução até atingir o ponto de interrupção.

Etapa 8: inspecionar as variáveis ​​e o código

Depois que o programa for interrompido em um ponto de interrupção, você poderá usar vários comandos do GDB para examinar as variáveis, percorrer o código e investigar a causa da falha de segmentação.

Etapa 9: saia do GDB

Depois de terminar a depuração, você pode sair do GDB usando o comando “quit”:

$ ( gdb ) desistir

Isso fornece uma visão geral básica do uso do GDB para encontrar falhas de segmentação nos programas C++. O GDB fornece muitos mais recursos e comandos que podem ajudar na depuração, e você pode consultar a documentação do GDB para obter informações mais detalhadas.

Conclusão

Este artigo demonstra a utilização do GDB para encontrar a falha de segmentação em C++. Explicamos a você os passos que precisam ser seguidos. Estas etapas fornecem uma explicação abrangente sobre como encontrar uma falha de segmentação em C++ usando GDB. Seguindo essas etapas e utilizando os recursos do GDB, você pode localizar e depurar com eficácia a origem da falha de segmentação em seu programa C++.