分段错误与页面错误

Posted 2023-02-14

【中文标题】分段错误与页面错误

【英文标题】：segmentation fault vs page fault

【发布时间】：2011-10-20 12:03:28

【问题描述】：

我想知道它们之间有什么区别和关系 分段错误和页面错误？

分段错误是否只属于分段内存模型？

缺页只属于分页内存模型吗？

如果两者都是，由于x86、Linux等大多数计算机系统使用分页内存模型而不是分段内存模型，为什么GCC C编译器有时会报分段错误错误？

感谢和问候！

【参考方案1】：

实际上，这两件事非常不同。 分段错误表示程序试图访问无效或非法的内存地址：例如，0，或大于任何有效指针的值。 page fault 是指指针试图访问当前未映射到物理内存的地址空间页面，因此 MMU 需要在使用它之前从磁盘上抓取它。前者是非法条件，程序一般会被中止；后者是完全正常的，程序甚至不会知道它。

“分段”与早期 x86 处理器使用的旧“分段内存模型”完全无关；这是较早的用法，仅指内存的一部分或段。

【讨论】：

谢谢！ (1) 分段内存模型和分页内存模型有什么关系？ （2）分段错误中的“分段”是什么意思？这是否意味着分段内存模型中的分段？如果是，为什么除了分段内存模型之外，分页内存模型还会发生这种情况？

程序不会注意到大多数页面错误，但 Wikipedia 表示“无效”页面错误 (en.wikipedia.org/wiki/Page_fault#Invalid) 可能会导致分段错误（取决于您使用的操作系统）。

当您说“页面错误”时，您的描述仅涵盖“有效”页面错误。两者都以页面错误硬件异常开始，如果操作系统确定进程没有映射该页面，那么它是无效的并传递一个 SIGSEGV。但如果它是有效的，页面错误处理程序可以排队 I/O（硬页面错误）或执行写时复制或任何惰性内存分配（软页面错误）。

【参考方案2】：

当内存不允许访问（不存在，或被禁止）时会发生分段错误。当您取消引用空变量或超出数组末尾时，它们最常发生。访问已映射但未加载的内存时会发生页面错误。它们不是错误，而是向操作系统发出信号，表明它应该将适当的页面加载到内存中。

【讨论】：

谢谢！ (1) 分段内存模型和分页内存模型有什么关系？ （2）分段错误中的“分段”是什么意思？这是否意味着分段内存模型中的分段？如果是，为什么除了分段内存模型之外，分页内存模型还会发生这种情况？

分段错误的另一个原因：写入驻留在内存页中的 VALID 内存地址，其中页保护设置为只读或只读/只执行。例如，写入 .text（代码）部分中的地址将导致 SIGSEGV（但读取相同的地址将是安全的）