セグメンテーションフォールト・とは？初心者にも分かる原因と対策ガイド共起語・同意語・対義語も併せて解説！

この記事を書いた人

高岡智則

年齢：33歳性別：男性職業：Webディレクター（兼ライティング・SNS運用担当）居住地：東京都杉並区・永福町の1LDKマンション出身地：神奈川県川崎市身長：176cm 体系：細身〜普通（最近ちょっとお腹が気になる）血液型：A型誕生日：1992年11月20日最終学歴：明治大学・情報コミュニケーション学部卒通勤：京王井の頭線で渋谷まで（通勤20分）家族構成：一人暮らし、実家には両親と2歳下の妹恋愛事情：独身。彼女は2年いない（本人は「忙しいだけ」と言い張る）

セグメンテーションフォールト・とは？

コンピュータの世界にはメモリという場所があり、プログラムがデータを入れたり取り出したりします。ところが、間違って存在しない場所を読んだり書いたりすると、プログラムが急に止まってしまうことがあります。これが「セグメンテーションフォールト」です。日本語では「セグフォ」とも呼ばれます。この記事では、中学生にも分かるように原因と対処のコツをやさしく解説します。

セグメンテーションフォールトはどのような状況で起こるのかを具体的なイメージで理解することが大切です。メモリは区画（セグメント）に分かれており、それぞれの区画には使ってよい場所と使ってはいけない場所があります。プログラムがこの区画の境界を超えたり、存在しないメモリを指そうとすると、CPUは安全のためにその動作を止めます。この止まり方が「セグメンテーションフォールト」です。

セグメンテーションフォールトの原因

まず、最も多い原因は「ポインタの誤用」です。ポインタはメモリの住所を指しますが、指す先が確かに有効かを確認せずに使うと、無効な住所を読もうとしてしまいます。次に多いのが「配列の境界を越えたアクセス」です。プログラムが配列の始まりと終わりを勘違いして、配列の外の場所を読んだり書いたりするとフォールトが起こります。さらに「解放済みメモリへのアクセス」や「二重解放」そして「解放後の再利用」も危険です。未定義の挙動という言葉が出ますが、これは過去に起きたことが後で現れることを意味します。

どうして危険なのか

セグフォは、プログラムの安全性を保つための機能です。正しく動くように設計されていても、メモリの扱いを誤ると、別のデータを上書きしてしまい、後でデータが壊れ、予期しない動作やクラッシュにつながります。大きな問題へと発展することもあるため、早めの理解と対策が重要です。

対策と予防のコツ

良い対策の第一歩は、メモリの割り当てと解放を丁寧に管理することです。CやC++など手動でメモリを管理する言語を使う場合は、以下の点に気をつけましょう。

・ポインタを使うときは、NULLかどうかを必ず確認する。ヌルポインタ参照を避ける。

・配列を使うときは、必ず境界を守る。インデックスが有効な範囲内か確認する。

・メモリを解放した後は、そのポインタをNULLにする、二重解放を避ける。

・可能であれば、境界チェックつきのライブラリやツールを使う。コードを簡潔に保ち、デバッグをしやすくします。

・デバッグ時にはツールを活用する。例えば焦点を絞ってどこで落ちたかを特定することで、修正が早くなります。

実用的な例と対策表

以下は、よくある原因と対策を短くまとめた表です。例を参考に自分のコードを見直してみてください。

原因	対策
ポインタのヌル参照	ポインタを使う前に必ずNULLチェックを行う。必要なら例外処理を加える。
配列境界の超え	ループの条件を見直し、配列の長さを必ず確認する。
解放済みメモリの再利用	freeやdeleteの位置を見直す。解放後はポインタをNULLにする。
スタック/ヒープの破壊	変数の寿命を意識し、参照を残さない設計にする。ツールで検査する。

言語との関係

特にCやC++ではセグメンテーションフォールトが起こりやすいですが、JavaやPythonのような高級言語でも、C拡張やライブラリのバグでフォールトが出ることがあります。そういった場合は、言語のエラーメッセージに従ってデバッグを進めます。

まとめと日常的な学習のヒント

セグメンテーションフォールトは、メモリの使い方を間違えたときに起こる現象です。焦らず原因を一つずつ探ることが大切です。まずは小さなプログラムで練習する、そしてデバッグツールを使ってどの行で落ちているかを確認する癖をつけましょう。将来、ゲームやアプリを自分で作る時にも、この考え方が役立ちます。

補足

もし、あなたがプログラムを初めて学ぶ場合は、セグメンテーションフォールトを恐れず、原因を理解することを第一の目標にしてください。原因を特定できれば、修正する手順も自然と見えてきます。

用語セグメンテーションフォールトとはメモリの不正アクセスにより起こるクラッシュの一種です

この現象は通常、プログラマがメモリ周りのミスをしたときに発生します

セグメンテーションフォールトの同意語

セグメンテーション違反: メモリ保護機構が、プログラムが割り当てられていない領域へアクセスしようとした際にOSが発生させるエラー。通常、プログラムは強制終了します。
セグフォ: セグメンテーションフォールトの略語。セグメンテーション違反と同じ現象を指します。
セグメント違反: セグフォと同義の表現。無効なメモリアクセスを検知したときに生じるエラーです。
不正なメモリアクセス: 割り当てられていない領域や保護された領域へ読取/書込みを行い、OSが拒否するエラーです。
メモリ参照違反: ポインタが指すアドレスが不正な場合に発生するエラー。読み取り・書き込みの両方に関わります。
アクセス違反: OSが不正なメモリアクセスを検知して発生させる総称的なエラー名。セグフォと同様の現象を指します。
不正参照: 無効な参照先を参照してしまうことによるエラーを指す表現です。
不正なポインタ参照: 無効なポインタを使って参照を行おうとした際に生じるエラーの表現です。
境界外参照: メモリの境界を超えた参照を行った場合に発生するエラー。セグフォと意味が近いです。
ポインタデリファレンスエラー: 無効なポインタをデリファレンス（参照）しようとしたときに発生する技術用語風の表現です。

セグメンテーションフォールトの対義語・反対語

正常動作: セグメンテーションフォールトが発生せず、プログラムが意図した通りに正常に動作している状態。
有効なメモリアクセス: 割り当て済みのメモリ領域に対して、適切にアクセスできている状態。
境界内アクセス: 配列やメモリブロックの境界を超えず、境界内で安全にアクセスしている状態。
メモリ安全な実行: メモリ保護が正しく機能しており、危険なアクセスを未然に防いでいる状態。
正常終了: 処理がエラーなく完了して、プログラムが正常に終了する状態。
バグのない動作: 想定どおりの動作を常に提供し、バグが検出されていない状態。
安全なポインタ操作: ポインタの不正参照や解放ミスがなく、健全なポインタ操作を行っている状態。
安定した動作: 長時間の実行でも崩れず、予測可能に動作する状態。

セグメンテーションフォールトの共起語

メモリ: プログラムがデータを格納する場所全般。セグメンテーションフォールトは、誤って別の領域にアクセスすることで発生します。
ポインタ: メモリアドレスを指す変数。誤ったポインタの使用がセグメンテーションフォールトの主な原因です。
無効なアドレス: 存在しない、またはアクセスが許可されていないメモリアドレスを参照した状態。
アクセス違反: OSが不正なメモリアクセスを検知したときのエラー。
NULLポインタデリファレンス: NULL（何も指していない）ポインタを使って間接参照すること。
ダングリングポインタ: 解放済みのメモリを指し続けているポインタ。再利用時に問題を起こします。
メモリ破壊: 他のデータを上書きしてしまい、プログラムの動作を乱す現象。
バッファオーバーフロー: 配列の境界を超えた書き込み・読み出し。メモリを壊し、セグメンテーションフォールトを引き起こす。
メモリ境界越えアクセス: データの境界を越えた参照。安全でない操作の代表例。
スタックオーバーフロー: スタック領域が不足する状態。再帰の深さが過剰などが原因で起こり、セグメンテーションフォールトの原因になる。
ヒープオーバーフロー: ヒープ領域への不正な書き込み。セグメンテーションフォールトを引き起こすことがある。
ページフォールト: 仮想メモリの管理で実アドレスが現在使えない場合にOSが発生させる通知。誤って使われるとセグメンテーションフォールトの原因になることがある。
コアダンプ: セグメンテーションフォールト発生時にプログラムの状態をファイルに出力したもの。デバッグ時の手がかりになる。
実行時エラー: プログラムの実行中に発生するエラーの総称。セグメンテーションフォールトはその一例。
デバッグ: 不具合の原因を調べて修正する作業。セグメンテーションフォールトの原因を追究する際に有効。
デバッガ: プログラムの動作を止めて状態を調べる道具。セグメンテーションフォールトの原因を特定しやすくします。
GDB: GNU Debugger の略。対話的にプログラムをデバッグするツールで、セグメンテーションフォールトの原因探しに役立ちます。

セグメンテーションフォールトの関連用語

セグメンテーションフォールト: プログラムが不正なメモリアドレスへ読み書きしようとしたとき、OSがプロセスにSIGSEGVを送って強制終了させるエラー。主にポインタ操作の誤りが原因。
シグナル SIGSEGV: UNIX系OSでセグメンテーションフォールトが発生した際に送られる信号。クラッシュの合図として扱われる。
ポインタ: 他のデータのアドレスを参照する変数。C/C++など低水準言語でのメモリ操作の基本要素。
NULLポインタ: 何も指していないことを示すポインタ。これを間接参照するとセグメンテーションフォールトの原因になる。
ヌル参照: NULLポインタを間接参照すること。セグメンテーションフォールトの一般的な原因。
ダングリングポインタ: 解放済みのメモリを指したままのポインタ。再参照時に予期せぬ動作を引き起こす。
解放済みメモリ: すでに解放されたメモリ領域を参照している状態。これが原因でクラッシュすることがある。
Use-after-free: 解放後のメモリを再度参照する状態。クラッシュやデータ破損の原因になり得る。
二重解放: 同じメモリを二回解放すること。メモリの整合性を崩し、セグメンテーションフォールトを引き起こすことがある。
ヒープ: 動的に確保されるメモリ領域。自由に割り当て・解放が行われる場所。
スタック: 関数呼び出し時に自動的に確保されるメモリ領域。過度な再帰などでスタックオーバーフローするとセグフォにつながる。
スタックオーバーフロー: スタック領域の容量を超える再帰や大きな局所変数の連続で発生するエラー。
バッファオーバーフロー: 境界を超えてデータを書き込むと隣接メモリを破壊し、セグメンテーションフォールを誘発することがある。
境界越えアクセス: 配列やバッファの端を超える読み書きの総称。安全性の欠如が原因となる。
メモリ破壊: 別のデータを不正に上書きする行為・状態。プログラム挙動の不安定化やクラッシュを招く。
アドレス空間/仮想メモリ: 各プロセスに割り当てられる仮想的なアドレス空間。実体はOSの管理下。
仮想メモリ: 実メモリとディスクを組み合わせて見えるメモリ空間。ページングで管理される。
ページフォールト: アクセスしたページがRAMに無くOSがページをロードする際に発生するイベント。
アクセス権限: メモリ領域に対する読み取り・書き込み・実行の権限。権限がないとセグメンテーションフォールトになることがある。
NXビット/DEP: 実行可能性を制御する機構。実行権限がない領域からのコード実行を防ぎ、セグメンテーションフォールトの原因になることがある。
アラインメント違反: データを格納する際のアドレスが要求される境界に揃っていないと発生することがある。
コアダンプ: クラッシュ時のプログラム実行状態を記録するファイル。原因解析に役立つ。
コアファイル/コアダンプ解析: gdbなどのツールを用いてコアダンプから原因箇所を特定する作業。
未初期化ポインタ: 初期化されていないポインタを参照してしまう状態。予測不能な挙動の原因になる。