Последовательность отладки управляющей программы характерные ошибки

Обновлено: 04.07.2024

Работа по программированию начинается с того, что программист, применяя тот либо другой текстовой процессор, записывает текст программы, что как и каждый электронный документ сохраняется в виде файла.

Но, как уже отмечалось, написание программы еще не свидетельствует, что она трудится верно. Программы проверяются с применением способов доказательства правильности программ. Наряду с этим различают понятия тестирование и отладка программы.

Отладка программы – это устранения неисправностей и процесс поиска (неточностей) в программе, создаваемый по итогам её прогона на компьютере.

Тестирование (англ. test – опробование) – это опробование, проверка правильности работы программы в целом или её составных частей.

тестирование и Отладка – это два четко различимых и непохожих друг на друга этапа:

при отладке происходит устранение и локализация синтаксических явных ошибок и ошибок;
в ходе же тестирования проверяется работоспособность программы, не содержащей явных неточностей.

Отладка начинается с устранения и нахождения синтаксических неточностей. Затем выявляются явные неточности программы функционирования, которые связаны с неправильной ее организацией – переходы на неверные метки, неправильное применение модулей и подпрограмм.

И тестирование и отладка проводятся на базе подготовленных тестовых примеров. Сформулируем советы к организации отладки, каковые применимы и при структурном и при функциональном подходах к его проведению.

Вычислять эталонные результаты необходимо в обязательном порядке до, а не послеполучения машинных результатов. В другом случае имеется опасность невольной подгонки вычисляемых значений под желаемые, полученные ранее на машине.

Первый тест должен быть максимально несложен, дабы проверить, трудится ли программа по большому счету. Очередной тестовый прогон обязан осуществлять контроль что-то такое, что еще не было установлено на прошлых прогонах. Появляющиеся затруднения направляться четко разделять и ликвидировать строго поочередно. Усложнение тестовых разрешённых должно происходить неспешно;

Арифметические операции в тестах должны предельно упрощаться для уменьшения количества вычислений. Количества элементов последовательностей, точность для итерационных вычислений, количество проходов цикла в тестовых примерах должны задаваться из-за сокращения количества вычислений. Минимизация вычислений не должна снижать надежности контроля;

Тестирование должно быть целенаправленным и систематизированным, поскольку случайный выбор данных привел бы к трудностям в определении ручным методом ожидаемых результатов; помимо этого, при случайном выборе тестовых разрешённых могут оказаться непроверенными многие ситуации;

Отладка программы в любом случае предполагает логическое осмысление и обдумывание всей имеющейся информации об неточности. Большая часть неточностей возможно найти по косвенным показателям при помощи результатов тестирования текстов и тщательного анализа программ без получения дополнительной информации. Наряду с этим применяют разные способы:

ручной отладки;
индукции;
дедукции;
обратного прослеживания.

Способ ручной отладки – самый несложный и естественный метод отладки. Человеку характерно ошибаться – при комплекте текста программы он может допустить опечатки, что–то потерять и т. д. Исходя из этого, в первую очередь, нужно найти неточности в программе как раз такие – очевидные и неотёсанные. Сперва нужно попытаться это сделать методом простого внимательного просмотра текста. Текст программы просматривается на предмет расхождений и обнаружения описок с методом. Необходимо просмотреть организацию всех циклов, дабы убедиться в правильности операторов, задающих кратности циклов. Полезно взглянуть еще раз условия в условных операторах, доводы в обращениях к подпрограммам и т. п.

Отладка программ сейчас производится по большей части с применением специальных программных пакетов на ЭВМ, но перед тем как «нагружать» ее данной работой возможно диагностику программы осуществить и в «ручном режиме», что неизменно полезно как первый этап отладки программы перед предстоящей ее отладкой на ЭВМ. В этом случае необходимо представить, что Вы – машина, и, начав с первого оператора программы, делать оператор за оператором до обнаружения неточности. Эту работу необходимо вести методично и терпеливо, стремясь не делать правдоподобных предположений и не перескакивая через пара операторов.

Дабы имитировать работу программы, нужно прекрасно осознавать, как трудится микропроцессорная совокупность и как выполняются отдельные команды. Для имитации работы процессора по исполнению программы необходимо иметь: программу; переменные с их текущими значениями. Наряду с этим роль памяти процессора будет играться лист бумаги, на котором в отведенных местах записывается вся модифицируемая информация.

При исполнении программы на листе бумаги показывают имя той переменной, которая в первый раз встретилась при реализации очередной команды, и ее значение. Если оно изменяется, то старое значение зачеркивают, рядом пишут новое. Делая программу вручную, необходимо забыть ее «цель» и формально реализовывать команду за командой. При поиске неточности в программе, делая ее на странице, нужно переключаться из состояния «робота» в состояние человека, владеющего интеллектом. Сперва Вы – «робот» и делаете команду совершенно верно так, как это делает процессор, позже снова становитесь человеком и задаёте вопросы: «Тот ли взят итог, которого я ожидал?» В случае если да, то продолжаете исполнение программы. В случае если нет, решаете, из-за чего программа трудится неправильно.

Отладка программ на ЭВМ разрешает уйти от рутинной работы и исключить «человеческие» неточности, связанные, к примеру, с тем, что Вы неправильно интерпретируете воздействие той либо другой команды.

Способ весьма действен, но не применим для громадных программ, программ со сложными вычислениями и в тех случаях, в то время, когда неточность связана с неверным понятием программиста о исполнении некоторых операций.

Этот способ довольно часто применяют как составную часть вторых способов отладки.

Последовательность исполнения отладки способом индукции продемонстрирована на рис. 10.3 в виде схемы метода.

Самый важный этап – обнаружение признаков неточности. Организуя информацию об неточности, целесообразно записать все, что известно о ее проявлениях, причем фиксируют, как ситуации, в которых фрагмент с неточностью выполняется нормально, так и ситуации, в которых неточность проявляется. В случае если в следствии изучения данных никаких догадок не появляется, то нужна дополнительная информация об неточности. Дополнительную данные возможно взять, к примеру, в следствии исполнения схожих тестов.

В ходе доказательства пробуют узнать, все ли проявления неточности растолковывает эта догадка, если не все, то или догадка не верна, или неточностей пара.

Рис. Схема процесса отладки способом индукции

Способ дедукции.По способу дедукции сначала формируют множество обстоятельств, каковые имели возможность бы позвать данное проявление неточности. После этого разбирая обстоятельства, исключают те, каковые противоречат имеющимся данным. В случае если все обстоятельства исключены, то направляться выполнить дополнительное тестирование исследуемого фрагмента. В другом случае самая вероятную догадку пробуют доказать. В случае если догадка растолковывает полученные показатели неточности, то неточность отыскана, в противном случае – контролируют следующую обстоятельство (рис. 10.4).

Способ обратного прослеживания.Для маленьких программ действенно использование способа обратного прослеживания. Начинают с точки вывода неправильного результата. Для данной точки строится догадка о значениях главных переменных, каковые имели возможность бы привести к получению имеющегося результата. Потом, исходя из данной догадки, делают предложения о значениях переменных в прошлой точке. Процесс продолжают, пока не найдут обстоятельство неточности.

В предыдущей части мы рассмотрели исходный код и его составляющие.

После того, как вы начнете проверять фрагменты кода или попытаетесь решить связанные с ним проблемы, вы очень скоро поймете, что существуют моменты, когда программа крашится, прерывается и прекращает работу.

Это часто вызвано ошибками, известными как дефекты или исключительные ситуации во время выполнения. Акт обнаружения и удаления ошибок из нашего кода – это отладка программы. Вы лучше разберетесь в отладке на практике, используя ее как можно чаще. Мы не только отлаживаем собственный код, но и порой дебажим написанное другими программистами.

Для начала необходимо рассортировать общие ошибки, которые могут возникнуть в исходном коде.

Синтаксические ошибки

Эти эрроры не позволяют скомпилировать исходный код на компилируемых языках программирования. Они обнаруживаются во время компиляции или интерпретации исходного кода. Они также могут быть легко обнаружены статическими анализаторами (линтами). Подробнее о линтах мы узнаем немного позже.

Синтаксические ошибки в основном вызваны нарушением ожидаемой формы или структуры языка, на котором пишется программа. Как пример, это может быть отсутствующая закрывающая скобка в уравнении.

Семантические ошибки

Отладка программы может потребоваться и по причине семантических ошибок, также известных как логические. Они являются наиболее сложными из всех, потому что не могут быть легко обнаружены. Признак того, что существует семантическая ошибка, – это когда программа запускается, отрабатывает, но не дает желаемого результата.

Рассмотрим данный пример:

По порядку приоритета, называемому старшинством операции, с учетом математических правил мы ожидаем, что сначала будет оценена часть умножения, и окончательный результат будет равен 33. Если программист хотел, чтобы сначала происходило добавление двух чисел, следовало поступить иначе. Для этого используются круглые скобки, которые отвечают за смещение приоритетов в математической формуле. Исправленный пример должен выглядеть так:

3 + 5, заключенные в скобки, дадут желаемый результат, а именно 48.

Ошибки в процессе выполнения

Как и семантические, ошибки во время выполнения никогда не обнаруживаются при компиляции. В отличие от семантических ошибок, эти прерывают программу и препятствуют ее дальнейшему выполнению. Они обычно вызваны неожиданным результатом некоторых вычислений в исходном коде.

Вот хороший пример:

Фрагмент кода выше будет скомпилирован успешно, но input 25 приведет к ZeroDivisionError. Это ошибка во время выполнения. Другим популярным примером является StackOverflowError или IndexOutofBoundError. Важно то, что вы идентифицируете эти ошибки и узнаете, как с ними бороться.

Существуют ошибки, связанные с тем, как ваш исходный код использует память и пространство на платформе или в среде, в которой он запущен. Они также являются ошибками во время выполнения. Такие ошибки, как OutOfMemoryErrorand и HeapError обычно вызваны тем, что ваш исходный код использует слишком много ресурсов. Хорошее знание алгоритмов поможет написать код, который лучше использует ресурсы. В этом и заключается отладка программы.

Процесс перезаписи кода для повышения производительности называется оптимизацией. Менее популярное наименование процесса – рефакторинг. Поскольку вы тратите больше времени на кодинг, то должны иметь это в виду.

Отладка программы

Вот несколько советов о том, как правильно выполнять отладку:

Использовать Linters. Linters – это инструменты, которые помогают считывать исходный код, чтобы проверить, соответствует ли он ожидаемому стандарту на выбранном языке программирования. Существуют линты для многих языков.
Превалирование IDE над простыми редакторами. Вы можете выбрать IDE, разработанную для языка, который изучаете. IDE – это интегрированные среды разработки. Они созданы для написания, отладки, компиляции и запуска кода. Jetbrains создают отличные IDE, такие как Webstorm и IntelliJ. Также есть NetBeans, Komodo, Qt, Android Studio, XCode (поставляется с Mac), etc.
Чтение кода вслух. Это полезно, когда вы ищете семантическую ошибку. Читая свой код вслух, есть большая вероятность, что вы зачитаете и ошибку.
Чтение логов. Когда компилятор отмечает Error, обязательно посмотрите, где он находится.

Двигаемся дальше

Поздравляем! Слово «ошибка» уже привычно для вас, равно как и «отладка программы». В качестве новичка вы можете изучать кодинг по книгам, онлайн-урокам или видео. И даже чужой код вам теперь не страшен :)

В процессе кодинга измените что-нибудь, чтобы понять, как он работает. Но будьте уверены в том, что сами написали.

вы можете включить или отключить все mda, добавив ключ в реестр Windows или задав переменную среды. Вы можете включить отдельные помощники, используя параметры конфигурации приложения. Вы можете задать дополнительные параметры для некоторых отдельных помощников в файле конфигурации приложения. Поскольку эти файлы конфигурации анализируются при загрузке среды выполнения, следует включить помощник до запуска управляемого приложения. Вы не сможете включить его для уже запущенных приложений.

Включение и отключение MDA

Вы можете включать и отключать помощники отладки управляемого кода с помощью раздела реестра, переменной среды и параметров конфигурации приложения. Чтобы воспользоваться параметрами конфигурации приложения, вы должны включить раздел реестра или переменную среды.

вместо отключения mda можно запретить Visual Studio отображать диалоговое окно mda всякий раз, когда будет получено уведомление mda. для этого выберите Windows > исключение Параметры в меню отладка , разверните список помощники по отладке управляемого кода, а затем установите или снимите флажок прерывать при возникновении для отдельного MDA.

Ключ реестра

Чтобы включить MDA, добавьте HKEY_LOCAL_MACHINE\SOFTWARE\Microsoft\ . подраздел нетфрамеворк\мда (введите REG_SZ, значение 1) в реестре Windows. Скопируйте следующий пример в текстовый файл с именем мдаенабле. reg. откройте Windows редактор реестра (RegEdit.exe) и в меню файл выберите пункт импорт. Выберите файл мдаенабле. reg , чтобы включить MDA на этом компьютере. При установке подраздела в строковое значение 1 (а не значение DWORD, равное 1) включает чтение параметров MDA из файла ApplicationName. суффикс. mda.config. например, файл конфигурации MDA для Блокнот будет называться notepad.exe.mda.config.

Если на компьютере в 64-разрядной операционной системе выполнянется 32-разрядное приложение, раздел помощника нужно задать следующим образом:

дополнительные сведения см. в разделе Параметры конфигурации конкретного приложения . Параметр реестра может быть переопределен COMPLUS_MDA переменной среды. Дополнительные сведения см. в разделе переменная среды .

чтобы отключить mda, присвойте подразделу mda значение 0 (ноль) с помощью редактора реестра Windows.

По умолчанию некоторые помощники отладки управляемого кода включаются при запуске приложения, подключенного к отладчику, даже без добавления раздела реестра. Эти помощники можно отключить, запустив файл мдадисабле. reg , как описано выше в этом разделе.

Переменная среды

Активацией MDA также можно управлять с помощью переменной среды COMPLUS_MDA , которая переопределяет раздел реестра. COMPLUS_MDA Строка не учитывает регистр, разделенный точками с запятой список имен MDA или других специальных управляющих строк. При запуске под контролем управляемого или неуправляемого отладчика по умолчанию включается набор помощников. Для этого необходимо неявным образом добавить разделенный точками с запятыми список помощников, которые включаются по умолчанию под контролем отладчиков, в начало значения переменной среды или раздела реестра. Специальные управляющие строки:

0 — отключает все помощники.

1 — считывает параметры помощника из файла ИмяПриложения.mda.config.

managedDebugger — явным образом активирует все помощники, которые активируются неявно при запуске управляемого исполняемого файла под контролем отладчика.

unmanagedDebugger — явным образом активирует все помощники, которые активируются неявно при запуске неуправляемого исполняемого файла под контролем отладчика.

При наличии конфликтующих параметров более старые параметры переопределяются более новыми:

COMPLUS_MDA=0 отключает все помощники, включая те, которые неявно включаются под контролем отладчика.

COMPLUS_MDA=gcUnmanagedToManaged включает gcUnmanagedToManaged в дополнение к помощникам, которые неявно включаются под контролем отладчика.

COMPLUS_MDA=0;gcUnmanagedToManaged включает gcUnmanagedToManaged , но отключает те помощники, которые были бы неявно включены под контролем отладчика.

Параметры конфигурации Application-Specific

Вы можете включать, отключать и настраивать некоторые помощники по отдельности в файле конфигурации помощников отладки управляемого кода для данного приложения. Чтобы разрешить использование файла конфигурации приложения для настройки MDA, необходимо задать раздел реестра MDA или COMPLUS_MDA переменную среды. Файл конфигурации приложения обычно находится в одном каталоге с исполняемым файлом (EXE) приложения. Имя файла имеет форму applicationName. mda.config; Например, notepad.exe.mda.config. У помощников, включенных в файле конфигурации приложения, могут быть атрибуты или элементы, предназначенные для управления поведением этого помощника.

В следующем примере показано, как включить и настроить упаковку:

Помощник отладки управляемого кода Marshaling выдает информацию об управляемом типе, который маршалируется в неуправляемый тип для каждого перехода между управляемым и неуправляемым кодом в приложении. Marshaling MDA также может фильтровать имена методов и полей структуры, предоставляемых в дочерних элементах Месодфилтер и фиелдфилтер соответственно.

В следующем примере показано, как включить несколько MDA с помощью параметров по умолчанию.

Исключения MDA

когда код выполняется в Visual Studio интегрированной среде разработки (IDE), можно избежать диалогового окна исключения, которое отображается для конкретных событий MDA. для этого в меню отладка выберите Windows > исключение Параметры. в окне Параметры исключений разверните список помощники по отладке управляемого кода, а затем снимите флажок прерывать при возникновении для отдельного MDA. Это диалоговое окно также можно использовать, чтобы включить отображение диалоговых окон исключений MDA.

Выходные данные помощников

Выходные данные MDA похожи на приведенный ниже пример, который показывает выходные данные PInvokeStackImbalance помощника по отладке управляемого кода:

Вызов функции PInvoke "Мдатест! Мдатест. Program:: StdCall ' имеет несбалансированный стек. Скорее всего, это связано с тем, что управляемая сигнатура PInvoke не соответствует неуправляемой сигнатуре целевого объекта. Убедитесь, что соглашение о вызовах и параметры сигнатуры PInvoke соответствуют целевой неуправляемой подписи.

Отладка программы — один их самых сложных этапов разработки программного обеспечения, требующий глубокого знания:

• специфики управления используемыми техническими средствами,

• среды и языка программирования,

• природы и специфики различных ошибок,

• методик отладки и соответствующих программных средств.

Отладка - это процесс локализации и исправления ошибок, обнаруженных при тестировании программного обеспечения. Локализацией называют процесс определения оператора программы, выполнение которого вызвало нарушение нормального вычислительного процесса. Доя исправления ошибки необходимо определить ее причину , т. е. определить оператор или фрагмент, содержащие ошибку. Причины ошибок могут быть как очевидны, так и очень глубоко скрыты.

В целом сложность отладки обусловлена следующими причинами:

• требует от программиста глубоких знаний специфики управления используемыми техническими средствами, операционной системы, среды и языка программирования, реализуемых процессов, природы и специфики различных ошибок, методик отладки и соответствующих программных средств;

• психологически дискомфортна, так как необходимо искать собственные ошибки и, как правило, в условиях ограниченного времени;

• возможно взаимовлияние ошибок в разных частях программы, например, за счет затирания области памяти одного модуля другим из-за ошибок адресации;

• отсутствуют четко сформулированные методики отладки.

В соответствии с этапом обработки, на котором проявляются ошибки, различают (рис. 10.1):

синтаксические ошибки - ошибки, фиксируемые компилятором (транслятором, интерпретатором) при выполнении синтаксического и частично семантического анализа программы; ошибки компоновки - ошибки, обнаруженные компоновщиком (редактором связей) при объединении модулей программы;

ошибки выполнения - ошибки, обнаруженные операционной системой, аппаратными средствами или пользователем при выполнении программы.

Синтаксические ошибки. Синтаксические ошибки относят к группе самых простых, так как синтаксис языка, как правило, строго формализован, и ошибки сопровождаются развернутым комментарием с указанием ее местоположения. Определение причин таких ошибок, как правило, труда не составляет, и даже при нечетком знании правил языка за несколько прогонов удается удалить все ошибки данного типа.

Следует иметь в виду, что чем лучше формализованы правила синтаксиса языка, тем больше ошибок из общего количества может обнаружить компилятор и, соответственно, меньше ошибок будет обнаруживаться на следующих этапах. В связи с этим говорят о языках программирования с защищенным синтаксисом и с незащищенным синтаксисом. К первым, безусловно, можно отнести Pascal, имеющий очень простой и четко определенный синтаксис, хорошо проверяемый при компиляции программы, ко вторым - Си со всеми его модификациями. Чего стоит хотя бы возможность выполнения присваивания в условном операторе в Си, например:

if (c = n) x = 0; /* в данном случае не проверятся равенство с и n, а выполняется присваивание с значения n, после чего результат операции сравнивается с нулем, если программист хотел выполнить не присваивание, а сравнение, то эта ошибка будет обнаружена только на этапе выполнения при получении результатов, отличающихся от ожидаемых */

Ошибки компоновки. Ошибки компоновки, как следует из названия, связаны с проблемами,

обнаруженными при разрешении внешних ссылок. Например, предусмотрено обращение к подпрограмме другого модуля, а при объединении модулей данная подпрограмма не найдена или не стыкуются списки параметров. В большинстве случаев ошибки такого рода также удается быстро локализовать и устранить.

Ошибки выполнения. К самой непредсказуемой группе относятся ошибки выполнения. Прежде всего они могут иметь разную природу, и соответственно по-разному проявляться. Часть ошибок обнаруживается и документируется операционной системой. Выделяют четыре способа проявления таких ошибок:

• «зависание» компьютера, как простое, когда удается завершить программу без перезагрузки операционной системы, так и «тяжелое», когда для продолжения работы необходима перезагрузка;

• несовпадение полученных результатов с ожидаемыми.

Причины ошибок выполнения очень разнообразны, а потому и локализация может оказаться крайне сложной. Все возможные причины ошибок можно разделить на следующие группы:

• неверное определение исходных данных,

• накопление погрешностей результатов вычислений (рис. 10.2).

Н е в е р н о е о п р е д е л е н и е и с х о д н ы х д а н н ы х происходит, если возникают любые ошибки при выполнении операций ввода-вывода: ошибки передачи, ошибки преобразования, ошибки перезаписи и ошибки данных. Причем использование специальных технических средств и программирование с защитой от ошибок (см.§ 2.7) позволяет обнаружить и предотвратить только часть этих ошибок, о чем безусловно не следует забывать.

Л о г и ч е с к и е о ш и б к и имеют разную природу. Так они могут следовать из ошибок, допущенных при проектировании, например, при выборе методов, разработке алгоритмов или определении структуры классов, а могут быть непосредственно внесены при кодировании модуля.

К последней группе относят:

ошибки некорректного использования переменных , например, неудачный выбор типов данных, использование переменных до их инициализации, использование индексов, выходящих за границы определения массивов, нарушения соответствия типов данных при использовании явного или неявного переопределения типа данных, расположенных в памяти при использовании нетипизированных переменных, открытых массивов, объединений, динамической памяти, адресной арифметики и т. п.;

ошибки вычислений , например, некорректные вычисления над неарифметическими переменными, некорректное использование целочисленной арифметики, некорректное преобразование типов данных в процессе вычислений, ошибки, связанные с незнанием приоритетов выполнения операций для арифметических и логических выражений, и т. п.;

ошибки межмодульного интерфейса , например, игнорирование системных соглашений, нарушение типов и последовательности при передачи параметров, несоблюдение единства единиц измерения формальных и фактических параметров, нарушение области действия локальных и глобальных переменных;

другие ошибки кодирования , например, неправильная реализация логики программы при кодировании, игнорирование особенностей или ограничений конкретного языка программирования.

Н а к о п л е н и е п о г р е ш н о с т е й результатов числовых вычислений возникает, например, при некорректном отбрасывании дробных цифр чисел, некорректном использовании приближенных методов вычислений, игнорировании ограничения разрядной сетки представления вещественных чисел в ЭВМ и т. п.

Все указанные выше причины возникновения ошибок следует иметь в виду в процессе отладки. Кроме того, сложность отладки увеличивается также вследствие влияния следующих факторов:

опосредованного проявления ошибок;

возможности взаимовлияния ошибок;

возможности получения внешне одинаковых проявлений разных ошибок;

отсутствия повторяемости проявлений некоторых ошибок от запуска к запуску – так называемые стохастические ошибки;

возможности устранения внешних проявлений ошибок в исследуемой ситуации при внесении некоторых изменений в программу, например, при включении в программу диагностических фрагментов может аннулироваться или измениться внешнее проявление ошибок;

написания отдельных частей программы разными программистами.

Отладка программы в любом случае предполагает обдумывание и логическое осмысление всей имеющейся информации об ошибке. Большинство ошибок можно обнаружить по косвенным признакам посредством тщательного анализа текстов программ и результатов тестирования без получения дополнительной информации. При этом используют различные методы:

ручного тестирования;

обратного прослеживания.

Метод ручного тестирования. Это - самый простой и естественный способ данной группы. При обнаружении ошибки необходимо выполнить тестируемую программу вручную, используя тестовый набор, при работе с которым была обнаружена ошибка.

Метод очень эффективен, но не применим для больших программ, программ со сложными вычислениями и в тех случаях, когда ошибка связана с неверным представлением программиста о выполнении некоторых операций.

Данный метод часто используют как составную часть других методов отладки.

Самый ответственный этап - выявление симптомов ошибки. Организуя данные об ошибке, целесообразно записать все, что известно о ее проявлениях, причем фиксируют, как ситуации, в которых фрагмент с ошибкой выполняется нормально, так и ситуации, в которых ошибка проявляется. Если в результате изучения данных никаких гипотез не появляется, то необходима дополнительная информация об ошибке. Дополнительную информацию можно получить, например, в результате выполнения схожих тестов.

В процессе доказательства пытаются выяснить, все ли проявления ошибки объясняет данная гипотеза, если не все, то либо гипотеза не верна, либо ошибок несколько.

Метод дедукции. По методу дедукции вначале формируют множество причин, которые могли бы вызвать данное проявление ошибки. Затем анализируя причины, исключают те, которые противоречат имеющимся данным. Если все причины исключены, то следует выполнить дополнительное тестирование исследуемого фрагмента. В противном случае наиболее вероятную гипотезу пытаются доказать. Если гипотеза объясняет полученные признаки ошибки, то ошибка найдена, иначе - проверяют следующую причину (рис. 10.4).

Метод обратного прослеживания. Для небольших программ эффективно применение метода обратного прослеживания. Начинают с точки вывода неправильного результата. Для этой точки строится гипотеза о значениях основных переменных, которые могли бы привести к получению имеющегося результата. Далее, исходя из этой гипотезы, делают предложения о значениях переменных в предыдущей точке. Процесс продолжают, пока не обнаружат причину ошибки.

Можно выделить два типа ошибок, с которыми сталкивается программист. Во-первых - это ошибки, которые сопровождают создание программ, а во вторых - ошибки времени выполнения .

Если вы неправильно введете оператор или ключевое слово , если забудете указать часть выражения - ошибка сразу же будет заметна в редакторе. Такие ошибки относятся к синтаксическим . Также на этапе разработки можно обнаружить и устранить логические ошибки . Они связаны с неправильными формулами расчета показателей, неверным использованием переменных и т.д.

Приведем несколько примеров синтаксических ошибок .

А вот - логические ошибки .

Неправильное использование операторов. Например, вместо знака обычного деления вы случайно использовали знак целочисленного деления.
Расчет какого-либо показателя по неправильной формуле. Например, если неточно расставить скобки в каком-либо выражении - это приведет к ошибке, хотя внешне все может выглядеть правильным.
Неправильное использование функций - как встроенных, так и пользовательских. Например, используя функцию Str для получения строкового представления числа, вы не учли, что для положительных чисел эта функция добавляет в начало строки пробел. Далее вы попытались узнать первую цифру числа, вырезав первый символ полученной строки. Естественно, никакой цифры в этом случае не получится - лишь знак пробела для положительных или "минус" для отрицательных чисел.
Неправильное использование переменных. Например, вы используете два вложенных цикла для обработки двумерного массива. Одна из цикловых переменных имеет имя i , вторая - j . Они довольно сильно похожи внешне, их можно случайно перепутать при указании индексов массива. К тому же, обрабатывая массив в цикле довольно легко перепутать место каждой из переменных при указании индекса массива . Использование понятных имен переменных (например - my_Age или num_Vozrast для хранения возраста и т.д.) позволяет эффективно бороться с такими ошибками.
Случайное использование "новых" переменных. Например, вы предложили пользователю ввести некое значение и записали его в переменную num_Inp , а использовав эту переменную в выражении, напечатали не num_Inp , а num_Ihp . Внешне они похожи, но, присмотревшись, вы можете обнаружить, что имена разные. Еще сложней искать ошибки в латинских именах переменных, в которые "вкрались" русские буквы. Разницу между my_Name и my_Namе вы не увидите, но это - разные переменные - в конце второй вместо латинской e использована русская е . Эффективно бороться с такими ошибками можно, если задать в редакторе опцию обязательного объявления переменных ( Option Explicit ). При появлении необъявленной переменной редактор даст знать об этом.
Неправильное использование оператора сравнения. Например, это может быть оператор, который сравнивает некие величины не так, как вы предполагали - вместо знака < вы случайно использовали > или, редактируя сравнение (скажем, скопировав похожий оператор сравнения из другого места программы для ускорения работы), поменяли местами сравниваемые переменные или выражения, не поменяв знака и т.д.

Ошибки логики можно найти лишь тщательно проверив и протестировав программу. Чтобы облегчить работу с кодом программы, рекомендуется снабжать ее комментариями. Вовсе необязательно комментировать каждую строчку, достаточно выделить крупные функциональные блоки.

8.2. Ошибки при выполнении программы

Такие ошибки называют еще ошибками времени выполнения . Происходят они, как правило, при неправильном вводе данных пользователем, при возникновении обстоятельств, делающих дальнейшую нормальную работу программы невозможной. Например, ошибку вызовет попытка использовать текстовые данные в арифметическом выражении, попытка сохранения файла в несуществующей директории, деление на ноль и т.д.

Ошибки времени выполнения возникают в нормально работающих программах, которые прошли проверку на синтаксическую и логическую правильность. С этими ошибками можно бороться используя один из двух методов. Первый - разработка программы таким образом, чтобы не допустить этих ошибок, создание программных конструкций, которые предотвращают возникновение ошибок. Второе - перехват ошибок и их обработка.

Давайте, для начала, рассмотрим способы поиска ошибок в процессе создания программ

8.3. Тестирование программ и поиск ошибок

Синтаксические ошибки , как уже было сказано, выявляются обычно на очень раннем этапе - сразу после набора текста в редакторе. А вот для поиска логических ошибок полезно протестировать программу.

Для начала протестируйте вашу программу в обычном режиме работы. Например, если вы предлагаете ввести пользователю число - введите сами число и проверьте результаты работы. Если действия программы будут различаться в зависимости от введенных данных - попытайтесь перебрать все варианты этих данных - так, чтобы проверить все ветви программы.

Если обычные проверки закончились успешно - можно считать, что ваша программа корректно работает, не имеет синтаксических и логических ошибок .

После этого можно усложнить режим тестирования, чтобы как можно более полно сымитировать действия пользователя программы и посмотреть на ее поведение. Еще лучше - попытайтесь целенаправленно вызвать ошибку. Гораздо лучше, когда программа даст сбой на вашем рабочем столе, и вы сможете оперативно устранить этот сбой, чем ждать, когда то же самое произойдет у другого пользователя.

Для проверки программы в реальных условиях попробуйте провести следующие эксперименты.

Если программа запрашивает число - введите какое-нибудь слово, очень большое число, ноль, отрицательное число, оставьте поле ввода пустым, введите дробное число. Если вы не предусмотрели никаких специальных мер по обработке ошибок, при выполнении подобных операций вы почти гарантированно встретитесь с проблемами.
Попытайтесь запустить программу, открыв несколько окон с документами.
Попытайтесь прервать работу программы, а потом снова возобновить ее. Если в вашей программе есть участки, в течение выполнения которых нельзя допускать прерывания работы программы пользователем - вам следует подумать о том, чтобы запретить прерывание работы программы на этих участках.
Попытайтесь использовать вашу программу в более старой версии Microsoft Office, в нерусифицированной версии. Обратите внимание, например, на различия расширений имен файлов в Office 2007 и более старых версиях, на различия в объектных моделях. В общем случае программы из более старых версий Office будут работать в Office 2007, однако если они используют какие-то специфические особенности Office - такие программы нуждаются в проверке и обновлении. В то же время, макросы для Office 2007, использующие новые объектные модели, могут не работать или работать неправильно в старых версиях.
Попытайтесь поработать с вашей программой на чужом ПК. Вполне возможно, что при таком эксперименте вы столкнетесь с ошибкой. Например, вы программно работаете с файлами на вашем рабочем ПК - если эти файлы отсутствуют на ПК другого пользователя или находятся в других директориях, или тех директорий, которые нужны вашей программе, нет на ПК другого пользователя - вы столкнетесь с ошибкой.
Во время работы программы сделайте что-нибудь необычное. Как правило, от пользователей можно ожидать любых странных на первый взгляд действий. Если вы тестируете программу для MS Word, которая правит текст или занимается автоматическим созданием текста, попробуйте во время ее работы переключаться между документами, читать документ, вносить в него правки, выделять произвольные участки текста. То же самое касается MS Excel - во время работы программы попробуйте переключаться между открытыми книгами, между листами, выделять ячейки, попробуйте запустить программу, делая различные листы активными, открыв несколько книг. Результаты такого тестирования могут быть совершенно непредсказуемыми. Проанализировав их, вы можете прити к выводу, что, например, на время выполнения программы нужно скрывать или блокировать документ, пользоваться альтернативными методами работы с документом. Яркий пример - объект Selection в MS Word, который чувствителен к смене выделения в процессе работы, и объект Range , который может работать совсем без создания выделения в тексте.
Если ваша программа использует файлы, находящиеся в локальной сети, отключите сеть во время работы программы. Проверьте ее реакцию. То же самое можно сделать, если ваша программа работает с принтером - проверьте ее реакцию на выключенный принтер, на принтер, в котором нет бумаги.
Наконец, представьте, что вы - пользователь программы и просто поработайте с ней. А еще лучше - попросите потенциального пользователя немного "пообщаться" с вашей программой. Этот способ позволяет протестировать программу в условиях, максимально приближенных к реальным.

Возможно, вам покажется, что такая проверка не нужна вашей программе. Если вы пишете небольшой макрос для собственного использования, скорее всего, так оно и есть. Но стоит вашему проекту хоть немного вырасти, методы поиска и устранения ошибок могут оказаться очень кстати.

Если вы встретитесь с ошибками и затрудняетесь определить, где именно они происходят - попробуйте выполнить программу в пошаговом режиме, используйте встроенные в редактор VBA средства для отладки программ .

8.4. Отладка программ в редакторе VBA

Основной метод отладки - это пошаговое исполнение программы с использованием точек останова ( breakpoint ).

Чтобы создать в программе точку останова, достаточно щелкнуть мышью в редакторе на серой панели напротив команды, на которой нужно остановить выполнение программы. Там появится большая красная точка (рис. 8.1.) - здесь программа будет остановлена в процессе выполнения. Строка будет подсвечена красным цветом.

Следует понимать, что строка, подсвеченная при остановке программы еще не выполнялась - редактор указывает на нее, как бы говоря "Эта строка будет выполнена следующей".

Таких точек останова можно установить столько, сколько нужно - на тех строках программы, где вы подозреваете возникновение ошибки. Чтобы убрать точку останова, щелкните по ней мышью.

Установить точку останова в строку можно, выделив строку и выбрав команду Debug o Toggle Breakpoint ( Отладка o Установить точку останова). Для удаления всех точек останова из программы можно воспользоваться командой Debug o Clear All Breakpoints ( Отладка o Очистить точки останова).

Вместо точек останова, расставленных мышью или из меню , можно использовать оператор Stop . Он останавливает работу программы и переводит ее в режим отладки .

Так же режим отладки можно включить, нажав во время работы программы комбинацию клавиш Ctr + Pause Break и нажав в появившемся окне кнопку Debug . Текущая строка будет выделена желтым цветом, напротив нее будет установлена желтая стрелочка. Однако такой способ обычно не позволяет точно "попасть" в то место программы, где находится предполагаемая ошибка (рис. 8.2.).

Рис. 8.2. Программа, остановленная во время выполнения

Чтобы запущенная программа останавливалась на каждой строке, можно запустить ее в режиме Step Into командой Debug o Step Into ( Отладка o Пошаговое исполнение ). Того же эффекта можно достичь, нажав клавишу F8 на клавиатуре.

Когда программа остановлена, вы можете выполнить следующие действия

Просмотреть значения переменных, наведя на них указатель мыши. Например, на рис. 8.3. вы видите всплывающее окно, которое содержит значение переменной.

Рис. 8.3. Значение переменной во всплывающем окне

Помимо режима Step Into существуют следующие режимы отладки, доступные в меню Debug.

Step Over (Перейти на следующую строку). Эта команда полезна при отладке программы , содержащей вызовы уже отлаженных процедур. В режиме Step Over отладчик не входит в процедуру , выполняя ее без отладки , после чего переходит на следующую строку. Например, вы выполняете программу в режиме Step Into и при очередной остановке видите, что подсвеченная строка содержит вызов процедуры, которую отлаживать не нужно. Вы выбираете команду Step Over, процедура выполняется без остановок на каждой ее строке, после чего следующая остановка происходит на строке вашей программы, которая идет за вызовом процедуры.
Step Out (Выполнить процедуру) - эта команда позволяет выполнить текущую процедуру (например, вызванную из кода основной программы при обычной отладке ) без остановки в каждой строке. Следующая остановка будет сделана на строке, которая следует за вызовом процедуры в основном тексте программы.
Run To Cursor (Выполнить до курсора) - выполняет программу до позиции, на которой установлен курсор. Аналогично установке одиночной точки останова.

Помимо точек останова существуют и другие средства отладки . Они полезны при проверке значений переменных (ведь если переменных достаточно много - проверка их значений в коде программы может превратиться в утомительное и непродуктивное занятие), свойств объектов, которые могут вызвать ошибки и в других случаях.

Читайте также: