メモリ破損

メモリ破損は、コンピュータ プログラムで、元のプログラマーまたはプログラム/言語構造の意図を超えるプログラム動作によりメモリ位置の内容が変更されたときに発生します。これは、メモリ安全性の違反と呼ばれます。メモリ破損の最も可能性の高い原因は、プログラミング エラー(ソフトウェア バグ) です。破損したメモリの内容が後でそのプログラム内で使用されると、プログラムがクラッシュするか、奇妙で異常なプログラム動作が発生します。Windows システムでのアプリケーション クラッシュの約 10% は、ヒープ破損が原因です。^[1]

CやC++などの最新のプログラミング言語には、明示的なメモリ管理とポインタ演算という強力な機能があります。これらの機能は、効率的なアプリケーションやシステム ソフトウェアを開発するために設計されています。ただし、これらの機能を誤って使用すると、メモリ破損エラーが発生する可能性があります。

メモリ破損は、次の 2 つの理由から、最も解決が難しいプログラミング エラーの 1 つです。

1. 記憶の破損の原因とその症状は大きく離れている可能性があり、原因と結果を関連付けることが困難になります。
2. 症状は異常な状況で現れるため、エラーを一貫して再現することが困難になります。

メモリ破損エラーは、大きく分けて 4 つのカテゴリに分類できます。

1. 初期化されていないメモリの使用: 初期化されていないメモリの内容はガベージ値として扱われます。このような値を使用すると、予期しないプログラム動作が発生する可能性があります。
2. 所有されていないメモリの使用: メモリにアクセスしたり変更したりするためにポインタを使用するのは一般的です。このようなポインタが NULL ポインタ、ダングリング ポインタ(すでに解放されているメモリを指す)、または現在のスタックまたはヒープ境界外のメモリ位置を指す場合、そのポインタはプログラムによって所有されていないメモリを参照しています。このようなポインタを使用することは、重大なプログラミング上の欠陥です。このようなメモリにアクセスすると、通常、オペレーティング システムの例外が発生し、最も一般的にはプログラムがクラッシュします (適切なメモリ保護ソフトウェアが使用されていない場合)。
3. 割り当てられたメモリを超えるメモリの使用 (バッファ オーバーフロー): ループ内で配列が不正な終了条件で使用されている場合、配列の境界を超えるメモリが誤って操作される可能性があります。バッファ オーバーフローは、コンピュータ ウイルスによって悪用される最も一般的なプログラミングの欠陥の 1 つであり、広く使用されているプログラムで深刻なコンピュータ セキュリティの問題 (例: return-to-libc 攻撃、スタック スマッシング保護) を引き起こします。場合によっては、プログラムがバッファの開始前にメモリに誤ってアクセスすることもあります。
4. ヒープ メモリ管理の不具合:メモリ リークと、ヒープ以外のメモリまたは未割り当てメモリの解放は、ヒープ メモリ管理の不具合によって発生する最も一般的なエラーです。

Purify、Valgrind、Insure++、Parasoft C/C++test、AddressSanitizerなどの多くのメモリ デバッガーを使用して、メモリ破損エラーを検出できます。

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