Разработка программного обеспечения предусматривает множество этапов. На каждом из них будущее приложение подвергается тем или иным манипуляциям. Немаловажным моментом при формировании контента является его отладка. Она называется debugging (дебаггинг).
Далее необходимо рассмотреть соответствующий этап программирования более подробно. Пропустить его невозможно, если программист хочет получить на выходе полноценно функционирующий проект.
Определение
Отладка – это поиск (локализация), а также анализ и непосредственное устранение ошибок в приложении. Неполадки обычно обнаруживаются на этапе тестирования.
Для того, чтобы понять, в каком именно месте возник сбой, разработчикам приходится:
- уточнять текущие значения переменных в пределах исходного кода;
- выяснять, по какому конкретно пути было направлено приложение в процессе тестирования.
Соответствующая операция может быть организована одновременно несколькими способами. Перед более детальным рассмотрением того, как осуществляется дебаггинг, необходимо предварительно изучить варианты ошибок. В зависимости от них будет меняться дальнейший алгоритм отладки.
Разновидности ошибок
Ошибки при разработке программного обеспечения могут быть совершенно разными. От типа встречающегося «сбоя» будет меняться спектр мер для его непосредственного, быстрого и успешного устранения.
Компиляция
Ошибка компиляции – простейший сбой. В компилируемых языках разработки они обычно обнаруживаются автоматически. Отвечает за их идентификацию так называемый компилятор – приложение для преобразования исходного кода в машинный).
Если после обработки компилятором система показывает сразу несколько неполадок, отладка (дебаггинг) начинается с исправления самого первого сбоя. Нередки ситуации, при которых последующие ошибки вытекают из одной.
Интерпретируемые языки (пример – Python) в машинный код текст исходного приложения будет переводиться команда за командой. Далее – сразу же реализовывается. К моменту выявления сбоя часть контента уже может успешно функционировать.
Компоновка
Следующий вариант – неполадки, связанные с компоновкой. Здесь рекомендуется запомнить следующее:
- данная категория «багов» связана с разрешением внешних ссылок;
- их выявлением занимается программа-компоновщик (специальный редактор связей) в процессе объединения программных модулей;
- рассматриваемый тип сбоя достаточно прост в обнаружении.
Исправление ошибок компоновки – далеко не самая сложная задача. С ней обычно с легкостью справляются даже разработчики-новички.
Ошибки выполнения (Runtime)
Следующая категория неполадок, требующая отладки – runtime errors. Сюда относят сбои, обнаруженные операционными системами, аппаратными средствами или пользователями непосредственно во время работы исходного приложения.
Соответствующий тип непредсказуем. Он проявляет себя только после успешной компиляции и компоновки. Поддерживает следующую классификацию проявления:
- Ошибки, зафиксированные схемой контроля машинных команд.
- Неполадки, зафиксированные операционной системой. Обычно соответствующий тип сбоя сопровождается развернутой документацией. С ее помощью удается понять, что произошло.
- Прекращение функционирования устройства или его зависание. Подобную ситуацию могут спровоцировать небольшие сбои, устранение которых осуществляются за счет перезагрузки оборудования. Также допускаются серьезные неполадки, требующие полного отключения компьютера.
- Получение результатов, которые отличаются от изначально ожидаемых. В соответствующем случае программное обеспечение успешно функционирует. Просто на выходе пользователь получает некорректные данные, принимаемые за истинные.
Runtime errors могут быть условно разделены на три крупные категории:
- Сбои определения данных. Сюда же относят неверное определение исходных данных. Подобные неполадки появляются во время операций по вводу-выводу информации в приложения. Примеры – некорректное преобразование или перезапись.
- Логические ошибки. Возникают из-за непосредственного нарушения логики программного обеспечения. Пример – при неграмотном выборе методов, алгоритмов, определении структуры данных или кодирования модулей.
- Накопления погрешностей. Возникают при неправильном округлении, игнорировании ограничений разрядной сетки, использовании приблизительных методов расчетов.
Независимо от того, какой именно сбой произошел, он требует debugging. Соответствующий комплекс мер по отладке работы написанного программного обеспечения может быть реализован совершенно разными способами.
Методы отладки
Чтобы организовать debug, необходимо сначала понять, как выглядит типичный жизненный цикл программирования. Он будет зависеть от конкретного проекта. В основном выглядит так:
- Программирование. На этом этапе в исходное приложение вносятся новые функциональности, а также исправления уже обнаруженных неполадок.
- Тестирование. Оно организовывается вручную или автоматически. Помогает обнаруживать факт того или иного сбоя.
- Воспроизведение «бага». Это выяснение условий, при которых появляется неполадка. Иногда соответствующий этап жизненного цикла разработки затягивается на неопределенный срок. Пример – при особо сложных и критичных неполадках.
- Отладка (debugging) – обнаружение реальной причины ошибки.
Необходимо помнить, что методов отладки программного обеспечения много. Каждый из них предусматривает собственные особенности и нюансы организации.
Ручное тестирование
Тестирование проводится вручную при помощи тестового набора, работа с которым привела к неправильному функционированию. Этот прием эффективен относительно небольших проектов. В случае больших приложений ручное тестирование не принесет желаемого результата. То же самое касается ситуаций, когда в процессе функционирования программного обеспечения используются функции со сложными расчетами.
Ручное тестирование рекомендуется рассматривать в качестве составного элемента иных методов отладки.
Метод индукции
Отладка при помощи метода индукции заключается в тщательном анализе проявления того или иного сбоя. В качестве характерного поведения могут выступать сообщения об ошибках, неверные результаты расчетов.
Пример – в процессе работы программного обеспечения завис компьютер. В данном случае для обнаружения «неверного» фрагмента требуется проанализировать последние пользовательские манипуляции.
Работает принцип так:
- Программа тестируется. Обнаруживаются неполадки.
- На этапе отладки строятся гипотезы относительно причин возникновения неполадки.
- Каждый вариант проверяется. Если гипотеза подтвердилась, информация о сбое детализируется. В противном случае – разработчик двигается дальше и выдвигает новые предположения.
Выше можно увидеть схематичную интерпретацию метода индукции при отладке. Стоит обратить внимание на то, что каждая выдвигаемая гипотеза должна четко пояснять все проявления сбоя. Если предположение отображает его частично, оно или неверное, или свидетельствует о наличии других ошибок.
Дедукция
Здесь сначала разработчики выдвигают множество причин появления ошибки. Далее – анализируют каждую, исключая противоречащие исходным данным. Если все предположения «отсеяны», разработчики проводят дополнительное тестирование.
Выше – схема того, как выглядит отладка дедуктивным методом. Если все гипотезы исключены, а дополнительный анализ не дал никакой конкретики, придется доказать наиболее вероятную причину образования сбоя.
Обратное прослеживание
Концепция, показывающая эффективность относительно небольших приложений. Начинается с точки вывода неправильных данных. Для нее выдвигается гипотеза о значениях основных переменных. Таких, которые могли бы привести к образовавшейся неполадке.
Далее, опираясь на гипотезу, разработчики строят предположения о значениях переменных в предыдущей точке. Операции продолжаются до тех пор, пока неполадка не будет обнаружена.
Отладка в современных IDE
Современные IDE используют собственные встроенные отладчики. Они используют точно такой же интерфейс, как и редакторы кода. Подобный подход позволяет выполнять отладку в той же среде, что и при разработке приложения.
Отладчики позволяют контролировать выполнение, проверять или изменять состояние проекта. Дополнительно разработчики могут использовать:
- профилировщики;
- API-логгеры;
- снифферы;
- дизассемблеры.
Отладчики могут работать несколькими способами: «шаг с заходом», «шаг с обходом» и «шаг с выходом». В первом случае выполняется инструкция, затем приложение приостанавливается, а отладчик проверяет ее состояние. Во втором – функции выполняются без приостановки программы. Возврат управления здесь осуществляется после реализации той или иной команды. В третьем варианте отладчик выполнит не следующую кодовую строку, а весь оставшийся код функции, с которой на данный момент ведется работа.
Хотите освоить современную IT-специальность? Огромный выбор курсов по востребованным IT-направлениям есть в Otus!
