Отладка программ анализ ошибок

Запрос «Баг» перенаправляется сюда; см. также другие значения.

Програ́ммная оши́бка (арго баг ) — означает ошибку в программе или в системе, из-за которой программа выдает неожиданное поведение и, как следствие, результат. Большинство программных ошибок возникают из-за ошибок, допущенных разработчиками программы в её исходном коде, либо в её дизайне. Также некоторые ошибки возникают из-за некорректной работы инструментов разработчика, например из-за компилятора, вырабатывающего некорректный код.

Термин «программная ошибка» обычно употребляется для обозначения ошибок, проявляющих себя на стадии работы программы, в отличие, например, от ошибок проектирования или синтаксических ошибок. Отчет, содержащий информацию об ошибке также называют отчетом о проблеме (англ. ). Отчет о критической проблеме (англ. ), вызывающей аварийное завершение программы, называют крэш-репортом (англ. ).

Программные ошибки локализуются и устраняются в процессе тестирования и отладки программы.

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 7 апреля 2022 года; проверки требуют 9 правок.

Отла́дка — этап разработки компьютерной программы, на котором обнаруживают, локализуют и устраняют ошибки. Чтобы понять, где возникла ошибка, приходится:

Запись в журнале компьютера из Марк II, с мотыльком, приклеенным к странице

Существуют две взаимодополняющие технологии отладки:

Методы отладки программного обеспечения

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:

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.

Метод индукции. Метод основан на тщательном анализе симптомов ошибки, которые могут проявляться как неверные результаты вычислений или как сообщение об ошибке. Если компьютер просто «зависает», то фрагмент проявления ошибки вычисляют, исходя из последних полученных результатов и действий пользователя. Полученную таким образом информацию организуют и тщательно изучают, просматривая соответствующий фрагмент программы. В результате этих действий выдвигают гипотезы об ошибках, каждую из которых проверяют. Если гипотеза верна, то детализируют информацию об ошибке, иначе — выдвигают другую гипотезу. Последовательность выполнения отладки методом индукции показана на рис. 10.3 в виде схемы алгоритма.

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.

Методы и средства получения дополнительной информации

Для получения дополнительной информации об ошибке можно выполнить добавочные тесты или использовать специальные методы и средства:

•интегрированные средства отладки;

Отладочный вывод. Метод требует включения в программу дополнительного отладочного вывода в узловых точках. Узловыми считают точки алгоритма, в которых основные переменные программы меняют свои значения. Например, отладочный вывод следует предусмотреть до и после завершения цикла изменения некоторого массива значений. (Если отладочный вывод предусмотреть в цикле, то будет выведено слишком много значений, в которых, как правило, сложно разбираться.) При этом предполагается, что, выполнив анализ выведенных значений, программист уточнит момент, когда были получены неправильные значения, и сможет сделать вывод о причине ошибки.

Данный метод не очень эффективен и в настоящее время практически не используется, так как в сложных случаях в процессе отладки может потребоваться вывод большого количества — «трассы» значений многих переменных, которые выводятся при каждом изменении. Кроме того, внесение в программы дополнительных операторов может привести к изменению проявления ошибки, что нежелательно, хотя и позволяет сделать определенный вывод о ее природе.

Примечание. Ошибки, исчезающие при включении в программу или удалению из нее какихлибо «безобидных» операторов, как правило, связаны с «затиранием» памяти. В результате

добавления или удаления операторов область затирания может сместиться в другое место и ошибка либо перестанет проявляться, либо будет проявляться по-другому.

Интегрированные средства отладки. Большинство современных сред программирования (Delphi, Builder C++, Visual Studio и т. д.) включают средства отладки, которые обеспечивают максимально эффективную отладку. Они позволяют:

•выполнять программу по шагам, причем как с заходом в подпрограммы, так и выполняя их целиком;

•предусматривать точки останова;

•выполнять программу до оператора, указанного курсором;

отображать содержимое любых переменных при пошаговом выполнении;

• отслеживать поток сообщений и т. п.

На рис. 10.5 показан вид программы в момент перехода в режим пошагового выполнения по достижении точки останова в Delphi. В этот момент программист имеет возможность посмотреть значения интересующих его переменных.

Применять интегрированные средства в рамках среды достаточно просто. Используют разные приемы в зависимости от проявлений ошибки. Если получено с о о б щ е н и е о б о ш и б к е, то сначала уточняют, при выполнении какого оператора программы оно получено. Для этого устанавливают точку останова в начало фрагмента, в котором проявляется ошибка, и выполняют операторы в пошаговом режиме до проявления ошибки.

Аналогично поступают при «з а в и с а н и и» к о м п ь ю т е р а.

Если получены н е п р а в и л ь н ы е р е з у л ь т а т ы, то локализовать ошибку обычно существенно сложнее. В этом случае сначала определяют фрагмент, при выполнении которого получаются неправильные результаты. Для этого последовательно проверяют интересующие значения в узловых точках. Обнаружив значения, отличающиеся от ожидаемых, по шагам трассируют соответствующий фрагмент до выявления оператора, выполнение которого дает неверный результат.

Для уточнения природы ошибки возможен анализ машинных кодов, флагов и представления программы и значений памяти в 16-ричном виде (рис. 10.6).

Причину ошибки определяют, используя один из методов, рассмотренных в § 10.2. При этом для проверки гипотез также можно использовать интегрированные средства отладки.

Отладка с использованием независимых отладчиков. При отладке программ иногда используют специальные программы — отладчики, которые позволяют выполнить любой фрагмент программы в пошаговом режиме и проверить содержимое интересующих программиста переменных. Как правило такие отладчики позволяют отлаживать программу только в машинных командах, представленных в 16-ричном коде.

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.

Читать также: Программа исправляющая ошибки в тексте на русском

На 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.

Библиографическое описание

Пивоваров, Д. О. Отладка и тестирование программного обеспечения / Д. О. Пивоваров. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2022. — № 25 (420). — С. 14-15. — URL: https://moluch.ru/archive/420/93470/ (дата обращения: 30.05.2023).

В статье описываются способы отладки и тестирования программного обеспечения.

Ключевые слова:

программное обеспечение, тестирование, функциональное тестирование, тип тестирования.

Процесс отладки состоит из нескольких этапов:

– определение ошибки;

– определение местонахождения ошибки;

– анализ ошибки;

– автоматизация тестирования;

– покрытие ущерба.

Выявление ошибок на ранней стадии может сэкономить много времени. Если допускается ошибка при выявлении ошибки, это приведет к большим потерям времени. Определение правильной ошибки — это импорт, чтобы сэкономить время и избежать ошибок на стороне пользователя.

После выявления ошибки необходимо определить точное местоположение в коде, где происходит ошибка. Определение точного местоположения, которое приводит к ошибке, может помочь решить проблему быстрее.

На следующем этапе отладки нужно использовать соответствующий подход для анализа ошибки. Это поможет понять проблему. Этот этап очень важен, так как решение одной ошибки может привести к другой ошибке.

После того, как выявленная ошибка была проанализирована, необходимо сосредоточиться на других ошибках программного обеспечения. Этот процесс включает в себя автоматизацию тестирования, когда требуется написать тестовые примеры через тестовую среду.

На последнем этапе необходимо выполнить модульное тестирование всего кода, в котором вносятся изменения. Если не все тестовые примеры проходят тестирование, следует решить тестовый пример, который не прошел тест.

Ниже приведен список преимуществ отладки:

– экономия времени;

– создание отчетов об ошибках;

– простая интерпретация.

Для выявления и исправления ошибок использовались различные инструменты, отладочные средства — это программное обеспечение, которое используется для тестирования и отладки других программ. На рынке доступно множество инструментов отладки с открытым исходным кодом.

Существуют различные стратегии отладки:

– стратегия обучения;

– форвардный анализ;

– обратный анализ.

Перед обнаружением ошибки в программном обеспечении или продукте очень важно изучить его очень тщательно. Потому что без каких-либо знаний сложно найти ошибки. В этом заключается стратегия обучения.

Предыдущий опыт может помочь найти похожие типы ошибок, а также решение для устранения ошибок.

Прямой анализ программ включает в себя отслеживание программ вперед с использованием операторов печати или точек останова в разных точках. Это больше касается места, где получены неправильные результаты.

Обратный анализ программы включает в себя отслеживание программы назад от места, где происходят ошибки, чтобы идентифицировать область неисправного кода.

Тестирование — немаловажная часть разработки ПО, так как от него зависит, будут ли возникать ошибки в работе программы. Поэтому необходимо рассмотреть доступные варианты средств тестирования и выбрать подходящие.

Типы тестирования, зависящие от объекта тестирования:

– модульное/unit-тестирование — проверка корректной работы отдельных модулей;

– интеграционное тестирование — проверка взаимодействия между несколькими модулями;

– системное — проверка работы программного обеспечения целиком;

– приемное — оценка соответствия требованиям, указанным в техническом задании.

Все эти типы необходимы и используются в тестировании ПМ ОО.

В зависимости от цели тестирование делится на два типа: функциональное и нефункциональное. Функциональное тестирование направлено на проверку реализуемости функциональных требований. Такие тесты могут проводиться на всех уровнях тестирования. Преимуществом этого типа тестирования является имитация фактического пользования программой.

Нефункциональное тестирование — это тип тестирования программного обеспечения для проверки нефункциональных аспектов программного приложения: производительность, удобство использования, надежность и т. д. Он предназначен для проверки готовности системы по нефункциональным параметрам, которые никогда не учитываются при функциональном тестировании. Нефункциональное тестирование включает в себя:

– тестирование производительности — работа ПОпод сильной нагрузкой;

– тестирование пользовательского интерфейса — удобство пользователя при взаимодействии с разными параметрами интерфейса;

– тестирование UX — правильность логики использования;

– тестирование защищенности — определение безопасности ПО;

– инсталляционное тестирование — поиск возникновения проблем при установке;

– тестирование совместимости — тестирование работы ПО в определенном окружении;

– тестирование надежности — работа программы при длительной нагрузке;

– тестирование локализации — оценка правильности версии.

В зависимости от доступа к коду программы при тестировании различают:

– тестирование белого ящика;

– тестирование черного ящика;

– тестирование серого ящика.

Главная цель тестирования белого ящика — проверка кода, тестирование внутренней структуры и дизайна. Эта стратегия предполагает поиск и улучшение таких случаев как:

– нерабочие и неоптимизированные участки кода;

– ввод данных;

– условные процессы;

– неправильная работа объектов;

– некорректное отображение информации.

Основным подходом в этой стратегии является анализ кода программы.

Во время тестирования черного ящика тестировщик не знает, что за программу он тестирует. Как правило, этот метод используется для функционального тестирования по техническому заданию.

Стратегия серого ящика — это комбинация подходов белого и черного ящиков. Суть этого подхода — найти все проблемы функционирования и ошибки в коде.

Основные термины (генерируются автоматически): программное обеспечение, ошибка, тестирование, тип тестирования, функциональное тестирование, черный ящик, белый ящик, нефункциональное тестирование, серый ящик, техническое задание.

Отладка
программы является итеративным процессом
обнаружения и исправления ошибок и
обычно требует последовательного
выполнения четырех этапов:

Некоторые
ошибки проявляются после первого же
запуска программы на выполнение, и для
их обнаружения не надо прибегать ни к
каким специальным средствам. Некоторые
ошибки проявляются в случайные моменты
работы программы. С такими ошибками
справиться труднее всего – зафиксировать
условия возникновения ошибки, понять
причину ошибки и устранить ее. С целью
обнаружения подобных ошибок осуществляется
тестирование
программы–
ее выполнение для специально подобранных
представительных контрольных примеров
– тестов. Тест
– это такой
набор исходных данных, для которого
вручную или другим способом просчитаны
промежуточные и конечные результаты и
который может быть использован для
получения информации о надежности
проверяемой программы.

Читать также: Дальневосточный тихоокеанский гектар. Часть 2

Тестирование
программы должно включать в себя прогон
трех видов контрольных примеров:
нормальных ситуаций, граничных ситуаций
и случаев неправильных данных.
Нормальные
случаи –
это примеры с правильными входными
данными. Если программа не работает в
подобных случаях, она требует серьезных
переделок. Граничные контрольные примеры
помогают установить, способна ли
программа нормально реагировать на
особые случаи во входных данных. Граничные
примеры
представляют собой данные, которые,
будучи математически корректными,
приводят программу к необходимости
работать особым образом. Неправильными
являются
такие данные,
которые расположены вне допустимого
диапазона. Примеры с неправильными
данными должны быть обработаны
соответствующим образом, поскольку в
повседневной эксплуатации программе
придется иметь дело и с неверными
входными данными.

После того как
ошибка обнаружена, необходимо найти в
исходном тексте программы то место, в
котором она возникала, – локализовать
ошибку. Можно
использовать ряд различных методов
отладки, позволяющих обнаружить
расположение ошибки; выбор существенно
зависит от особенностей ситуации.
Большинство программистов начинают с
неформального метода, известного под
названием проверка
за столом. Используя
контрольный пример, который привел к
ошибке в программе, программист
аналитически трассирует листинг
программы в надежде локализовать ошибку.
Проверка за столом – это хороший метод,
поскольку он заставляет программиста
детально понять работу программы. Если
применение метода проверки за столом
оказалось бесплодным, нужно использовать
специальные методы и способы отладки,
позволяющие наблюдать за передачей
управления в программе и за изменением
значений наиболее важных переменных.
Полученная отладочная информация
позволит локализовать подозрительные
ситуации, провести анализ и выявить
причину ошибки, устранить ее, а затем
продолжить поиск других ошибок.

В общем случае
ошибки могут возникать на любом этапе
разработки программы, причина ошибок
может быть связана с недопониманием
сути задачи, недостатками проектирования
алгоритма, неправильным использованием
языковых средств. При выполнении
программы ошибки разного типа проявляют
себя различным образом, и их принято
подразделять на следующие группы:

Синтаксические
ошибки –
это ошибки, проявляющиеся на этапе
компиляции программы и возникающие в
связи с нарушением синтаксических
правил написания предложений используемого
языка программирования (к таким ошибкам
относятся
пропущенные точки с запятой, ссылки на
неописанные переменные, присваивание
переменной значений неверного типа и
т. д.). Если компилятор встречает в
тексте программы оператор или описание,
которые
он не может интерпретировать, то он
позиционирует курсор на место обнаруженной
ошибки и
в строку статуса выводит сообщение,
содержащее номер ошибки и ее краткое
описание.

Семантические
ошибки – это
ошибки, проявляющиеся на этапе
выполнения программы при ее попытке
вычислить недопустимые значения
параметров или выполнить недопустимые
действия. Причина возникновения ошибок
данного типа связана с нарушением
семантических правил написания программ
(примером являются ситуации
попытки
открыть несуществующий файл или выполнить
деление на нуль). Если программа
обнаруживает ошибку такого типа, то она
завершает свое выполнение
и
выводит
соответствующее сообщение в окне Build,
содержащее номер строки с ошибкой и ее
возможный характер. Список сообщений
можно просмотреть с помощью команды
меню View/Debug
Windows/Event
Log.
При выполнении программы из среды Delphi
автоматически выбирается соответствующий
исходный файл и в нем находится
местоположение ошибки. Если же программа
выполнялась вне среды и в ней появилась
ошибка данного типа, то необходимо
запустить
среду и найти вызвавший ошибку оператор.

Логические
(смысловые) ошибки – самые
сложные и трудноуловимые, связанные с
неправильным применением тех или иных
алгоритмических конструкций. Эти ошибки
при выполнении программы могут проявиться
явно (выдано сообщение об ошибке, нет
результата или выдан неверный результат,
программа «зацикливается»), но чаще
они проявляют себя только при определенных
сочетаниях параметров или вообще не
вызывают нарушения работы программы,
которая в этом случае выдает правдоподобные,
но неверные результаты.

Ошибки первого
типа легко выявляются самим компилятором.
Обычно устранение синтаксических ошибок
не вызывает особых трудностей. Более
сложно выявить ошибки второго и особенно
третьего типа. Для обнаружения и
устранения ошибок второго и третьего
типа обычно применяют специальные
способы и средства отладки программ.
Выявлению ошибок второго типа часто
помогает использование контролирующих
режимов компиляции с проверкой допустимых
значений тех или иных параметров (границ
индексов элементов массивов, значений
переменных типа диапазона, ситуаций
переполнения, ошибок ввода-вывода).
Устанавливаются эти режимы с помощью
ключей
компилятора,
задаваемых либо в программе, либо в меню
Project/Options/Compiler
среды
Delphi, либо
в
меню
Options/Compiler Турбо-среды.

Соседние файлы в папке крутые билеты по инфе

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.

Вцелом 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.

Всоответствии 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.

Читать также: Программа элективного курса "Человек как основная философская проблема" для 10-11 классов

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:

• появление сообщения об ошибке, зафиксированной схемами контроля выполнения машинных команд, например, переполнении разрядной сетки, ситуации «деление на ноль», нарушении адресации и т. п.;

•появление сообщения об ошибке, обнаруженной операционной системой, например, нарушении защиты памяти, попытке записи на устройства, защищенные от записи, отсутствии файла с заданным именем и т. п.;

•«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.

Примечание. Отметим, что, если ошибки этапа выполнения обнаруживает пользователь, то в двух первых случаях, получив соответствующее сообщение, пользователь в зависимости от своего характера, степени необходимости и опыта работы за компьютером, либо попробует понять, что произошло, ища свою вину, либо обратится за помощью, либо постарается никогда больше не иметь дела с этим продуктом. При «зависании» компьютера пользователь может даже не сразу понять, что происходит что-то не то, хотя его печальный опыт и заставляет волноваться каждый раз, когда компьютер не выдает быстрой реакции на введенную команду, что также целесообразно иметь в виду. Также опасны могут быть ситуации, при которых пользователь получает неправильные результаты и использует их в своей работе.

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.

Кпоследней 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;

Отладка часто требует высокой квалификации и значительных ресурсов. Способности программиста к отладке — важный фактор в обнаружении источника проблемы, но сложность отладки сильно зависит от используемого языка программирования и инструментов, в частности, отладчиков.

Отладчик — это программный инструмент, позволяющий программисту наблюдать за выполнением исследуемой программы, останавливать и перезапускать её, прогонять в замедленном темпе, изменять значения в памяти и даже, в некоторых случаях, возвращать назад по времени.

Также полезными инструментами в руках программиста могут оказаться:

Использование языков программирования высокого уровня обычно упрощает отладку, если такие языки содержат, например, средства обработки исключений, сильно облегчающие поиск источника проблемы. В низкоуровневых языках ошибки могут приводить к незаметным проблемам — например, повреждениям памяти и утечкам памяти. Тогда бывает довольно трудно определить, что стало первоначальной причиной ошибки. В этих случаях могут потребоваться сложные приёмы и средства отладки.

«Наш личный выбор — стараться не использовать отладчики, кроме как для просмотра стека вызовов
или же значений пары переменных. Одна из причин этого заключается в том, что
очень легко потеряться в деталях сложных структур данных и путей исполнения программы.
Мы считаем пошаговый проход по программе менее продуктивным, чем усиленные размышления и
код, проверяющий сам себя в критических точках.

Щёлканье по операторам занимает больше времени, чем просмотр сообщений
операторов выдачи отладочной информации, расставленных в критических точках.
Быстрее решить, куда поместить оператор отладочной выдачи, чем проходить шаг за шагом
критические участки кода, даже предполагая, что мы знаем, где находятся
такие участки. Более важно то, что отладочные операторы сохраняются в программе,
а сессии отладчика переходящи.

«Отладка сложна и может занимать непредсказуемо долгое время,
поэтому цель в том, чтобы миновать большую её часть. Технические приёмы,
которые помогут уменьшить время отладки, включают хороший дизайн,
хороший стиль, проверку граничных условий, проверку правильности исходных
утверждений и разумности кода, защитное программирование, хорошо разработанные интерфейсы,
ограниченное использование глобальных переменных,
автоматические средства контроля и проверки. Грамм профилактики
стоит тонны лечения.»

Инструменты, снижающие потребность в отладке

Другое направление — сделать, чтобы отладка нужна была как можно реже. Для этого применяются:

Значение и классификация ошибок программного обеспечения

В зависимости от этапа разработки ПО, на котором выявляется ошибка, выделяют:

По времени появления:

По месту и направлению:

В зависимости от характера ошибки, программы и среды исполнения, ошибка может проявляться сразу или наоборот — долгое время оставаться незамеченной (например Проблема 2038 года).

Также ошибка может проявляться в виде уязвимости, делающей возможным несанкционированный доступ к системе или DoS-атаку.

Поиск и исправление ошибок

Для отладки программы (англ. ) разработчиками ПО используются специальные программы-отладчики (англ. ). Например, в операционной системе Windows можно использовать программу WinDbg из пакета Microsoft Debugging Tools for Windows. Для GNU/Linux и ряда других UNIX-подобных операционных систем существует отладчик GDB (GNU Debugger).

Безопасность программного кода и отладка

В программном коде может быть так называемое недокументированное поведение — серьёзные ошибки, которые не проявляются при нормальном ходе выполнения программы, однако весьма опасны для безопасности всей системы в случае целенаправленной атаки. Чаще всего это результат ошибок программиста. Наиболее известные примеры — это SQL-инъекция и переполнение буфера. В данном случае задача отладки это:

Выделяют такие методы:

Место отладки в цикле разработки программы

Типичный цикл разработки, за время жизни программы многократно повторяющийся, выглядит примерно так:

Этимология термина «баг»

«Так было со всеми моими изобретениями. Первый шаг — интуиция, которая приходит как вспышка, затем возникают трудности — устройство отказывается работать, и именно тогда проявляются «жучки» — как называют эти мелкие ошибки и трудности — и требуются месяцы пристального наблюдения, исследований и усилий, прежде чем дело дойдёт до коммерческого успеха или неудачи».

Во время Второй мировой войны словом именовали проблемы с радарной электроникой.

Отчёты об ошибках

Основная масса ошибок обычно отлаживается на этапе компиляции и тестирования программы. Однако некоторая часть ошибок всё же попадает в публикуемую версию и проявляется на компьютерах конечных пользователей в процессе эксплуатации ПО. Для повышения качества программного обеспечения пользуются специальными программами, цель которых — отловить ошибку в целевом приложении, собрать необходимую информацию о её симптомах и отправить отчёт по интернету к разработчикам данного ПО.