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Li a respeito de segmentação de memória, porém, não consigo entender o que de fato é segmentação de memória e como ela influencia no funcionamento do meu programa.

Ilustração

Veja este exemplo de programa que gera um erro de segmentation fault:

int main(void)
{
    int* v = NULL;
    *v = 3;

    return 0;
}

Dúvidas

  1. O que é segmentação de memória?
  2. Como a segmentação de memória influencia no funcionamento do meu programa?
  3. O segmentation fault gerado pelo programa acima esta relacionado com a segmentação de memória ou é outra coisa?

2 Respostas 2

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Lembra do page fault? É parecido, mas o motivo é diferente. A falha de página é inerente ao sistema de memória virtual. A falha de segmentação é um bug no código (provavelmente).

Ele ocorre quando tenta acessar uma memória que não está disponível para sua aplicação. Ela não foi alocada (reservada) para o processo em execução. Também ocorre quando o acesso é feito em páginas protegidas no processo, em geral mais quando está fazendo escrita.

Seu erro

Você não pode escrever no endereço 0 da memória da sua aplicação. E não é só o 0, outros também são reservados. Na verdade nem ler no 0. Você não pode escrever na parte de código (salvo privilégio especial), o código é fixo, é estático. O mesmo ocorre com a parte de dados estáticos (em geral colocados por literais no seu código).

Lembrando que o endereço de memória em questão é virtual, nada tem a ver com a memória física.

O que é Segmentação de Memória?

Áreas da memória onde cada parte está:

São os segmentos, cada um com uma configuração diferente no sistema operacional. Estes segmentos costumam ser formados por várias páginas.

Esquema de segmentos de memória

Ele pode ocorrer sempre que fizer uma operação não permitida, de leitura, escrita ou execução. É como na filesystem quando tenta acessar um arquivo sem permissão para aquilo.

Como a Segmentação de Memória influencia no funcionamento do meu programa?

Para o desenvolver comum nada, mas ali tem toda organização de como o processo tratará o que está em memória. Claro que ele não pode tentar fazer operações em segmentos não permitidos nas linguagens que permitem isso.

O segmentation fault gerado pelo programa acima esta relacionado com a Segmentação de Memória ou é outra coisa?

Esse erro ocorre por acessar algo que não está autorizado naquele contexto. Isso não ocorre em linguagens com memória gerenciada, a não ser por bug no runtime ou máquina virtual da linguagem.

Esses bugs ocorrem frequentemente por problema na manipulação de ponteiros, mas há ouras situações que podem ocorrer.

Pior quando não ocorre o segmentation fault. O hardware não pode impedir todo acesso equivocado na memória porque ele é válido e isso se torna um erro lógico, muito mais difícil de detectar.

Coloquei no GitHub para referência futura.

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    Normalmente em sistemas Unix eu tenho segmentos e páginas, certo? No caso, diz-se que uma página pertence a um único segmento (que por sua vez contém diversas páginas), ou é o contrario? Ou não tem nada a ver um com o outro? Commented 22/06/2017 às 18:11
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    O meu entendimento é que isto está correto, embora página virtual e página física são coisa diferentes, você pode ter uma mesma página física sendo apontada por páginas virtuais diferentes, em processos diferentes e portanto segmentos diferentes, apesar que só porque são processo diferentes. Segmentos são conceitos um pouco mais abstratos e são coisas muio maiores, tanto que existem poucos, páginas podem existir, no extremo, bilhões.
    – Maniero
    Commented 22/06/2017 às 18:58
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Vamos em partes: O problema desse código é que a variável V é inicializada como NULL(apontando para lugar nenhum), logo na sequência é atribuído o valor 3 a ela, o que não faz sentido, pois o ponteiro ainda não está apontando para lugar algum.

Segmentação de memória é uma técnica muito usada nos sistemas operacionais para proteger o acesso indevido as posições de memória, um método alternativo a paginação de memória. Para tal parte da memória é removida do processo com o uso de registradores e se um dado quer ser acesso e está nesta parte removida ocorre um Segmentation Fault. A Segmentação de memória garante uma melhor proteção ao seu software contra edições de valores na memória via Hexing, por exemplo.

Fonte

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