Готовая программа не всегда работает как надо. Бывает, возникают баги, предупреждения, исключения. В итоге программа зависает, дает сбой или вылетает. Но это не конец света. Любую ошибку в коде можно исправить, если знать, почему она возникла.
Что такое ошибки в программировании
- Ошибка в программировании — это дефект кода, баг, который может вызывать в программе сбои и неожиданное поведение.
- По серьезности баги делятся на блокирующие, критические, существенные, незначительные, тривиальные. По приоритету — на наивысший, высокий, обычный, низкий.
- Ошибки в коде могут быть разными, например связанные с логикой программы. Или с математическими вычислениями — логические. Еще бывают синтаксические, ошибки взаимодействия, компиляционные и ошибки среды выполнения.
- Некоторые ошибки помогают ловить обработчики исключений.
- Чтобы находить ошибки в коде, тестировщики используют компиляторы, отладчики и пишут юнит-тесты.
Что такое исключения в программах
Это механизм, который помогает программе обрабатывать нестандартную ситуацию и при этом не вылетать. Идеально, если программист предусмотрел все возможные ситуации. Но так бывает редко, поэтому лучше использовать специальный обработчик. Он обработает исключения так, что программа продолжит работать.
Как это происходит:
- Когда программист кодит, то продумывает, в какой части программы может вылезти ошибка.
- В этой части пишет специальный фрагмент, который предупредит компьютер, что ошибка — вполне ожидаемое явление и резко обрывать программу не нужно.
- Когда юзер запустит программу и появится ошибка, компьютер увидит заранее подготовленное предупреждение программиста. Продолжит выполнять алгоритм так, словно никакого бага и не было.
Исключения бывают программными и аппаратными:
Что это и почему возникает
Ошибка в программировании — это зачастую ошибки разработчиков, которые находят тестировщики. Запускают разные тесты и отладку, чтобы определить источники проблемы.
Научитесь находить ошибки в приложениях и на сайтах до того, как ими начнут пользоваться клиенты. Для этого освойте профессию «Инженер по тестированию». Изучать язык программирования необязательно. Тестировщик работает с готовыми сайтами, приложениями, сервисами, а не с кодом. В программе от Skypro: четыре проекта для портфолио, практика с обратной связью, все основные инструменты тестировщика.
Ошибки часто называют багами, но подразумевают под ними разное, например:
❗ Ворнинги, или предупреждения. Возникают, когда программа начинает вести себя не так, как задумывалось. Не являются критичными ошибками. Программа с ворнингами работает, но с аномалиями.
❗ Исключения. Это не ошибки, а особые ситуации, которые нужно обработать.
❗ Синтаксические ошибки. Это ошибка в программе, связанная с написанием кода. Пример: программист забыл поставить точку или неверно написал название оператора. Если не исправить, код программы не запустится, а останется просто текстом.
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 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.
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.
Отладка программы призвана выискивать «вредителей» кода и устранять их. За это отвечают отладчик и журналирование для вывода сведений о программе.
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:
3 + 5 * 6
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:
input = 25
x = 0.8/(Math.sqrt(input) — 5)
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.
Викторина
input = Hippo’
if input == ‘Hippo’:
print ‘Hello, Hippo’
Ответы на вопросы
2. Синтаксическая ошибка: Отсутствует стартовая кавычка в первой строке.
Лекция носит факультативный характер. Здесь мы рассматриваем виды допускаемых в программировании ошибок, способы тестирования и отладки программ, инструменты встроенного отладчика.
Цель лекции
Освоить работу с встроенным отладчиком, изучить категории ошибок, способы их обнаружения и устранения.
Тестирование и отладка программы
Чем больше опыта имеет программист, тем меньше ошибок в коде он совершает. Но, хотите верьте, хотите нет, даже самый опытный программист всё же допускает ошибки. И любая современная программ должна иметь собственные инструменты для отладки приложений, а также для своевременного обнаружения и исправления возможных ошибок. Программные ошибки на программистском сленге называют багами (англ. bug — жук), а программы отладки кода — дебаггерами (англ. debugger — отладчик). Lazarus, как современная приложений, имеет собственный встроенный отладчик, работу с которым мы разберем на этой лекции.
Ошибки, которые может допустить программист, условно делятся на три группы:
- Синтаксические
- Времени выполнения (run-time errors)
- Алгоритмические
Синтаксические ошибки легче всего обнаружить и исправить — их обнаруживает , не давая скомпилировать и запустить программу. Причем устанавливает на ошибку, или после неё, а в окне сообщений выводит соответствующее сообщение, например, такое:
Рис.
27.1.
Найденная компилятором синтаксическая ошибка — нет объявления переменной i
Подобные ошибки могут возникнуть при неправильном написании директивы или имени функции (процедуры); при попытке обратиться к переменной или константе, которую не объявляли (
рис.
27.1); при попытке вызвать функцию (процедуру, переменную, константу) из модуля, который не был подключен в разделе ; при других аналогичных недосмотрах программиста.
Как уже говорилось, при нахождении подобной ошибки приостанавливает процесс компиляции, выводит сообщение о найденной ошибке и устанавливает на допущенную ошибку, или после неё. Программисту остается только внести исправления в и выполнить повторную компиляцию.
Ошибки времени выполнения
Ошибки времени выполнения (run-time errors) тоже, как правило, легко устранимы. Они обычно проявляются уже при первых запусках программы, или во . Если такую программу запустить из среды Lazarus, то она скомпилируется, но при попытке загрузки, или в момент совершения ошибки, приостановит свою работу, выведя на экран соответствующее сообщение. Например, такое:
Рис.
27.2.
Сообщение Lazarus об ошибке времени выполнения
Ошибка времени выполнения может возникнуть не только при загрузке программы, но и во время её работы. Например, если бы попытка чтения несуществующего файла была сделана не при загрузке программы, а при нажатии на кнопку, то бы нормально запустилась и работала, пока не нажмет на эту кнопку.
Если программу запустить из самой , при возникновении этой ошибки появится такое же сообщение. При этом если нажать «OK», даже может запуститься, но корректно работать все равно не будет.
Ошибки времени выполнения бывают не только явными, но и неявными, при которых продолжает свою работу, не выводя никаких сообщений, а программист даже не догадывается о наличии ошибки. Примером неявной ошибки может служить так называемая утечка памяти. Утечка памяти возникает в случаях, когда программист забывает освободить выделенную под . Например, мы объявляем переменную типа , и работаем с ней:
begin
MySL:= TStringList.Create;
MySL.Add(‘Новая строка’);
end;
В данном примере программист допустил типичную для начинающих ошибку — не освободил . Это не приведет к сбою или аварийному завершению программы, но в итоге можно бесполезно израсходовать очень много памяти. Конечно, эта будет освобождена после выгрузки программы (за этим следит ), но утечка памяти во программы тоже может привести к неприятным последствиям, потребляя все больше и больше ресурсов и излишне нагружая . В подобных случаях после работы с объектом программисту нужно не забывать освобождать :
Однако ошибки времени выполнения могут случиться и во время работы с объектом. Если есть такой риск, программист должен не забывать про возможность обработки исключительных ситуаций. В данном случае вышеприведенный код правильней будет оформить таким образом:
Алгоритмические ошибки
Если вы не допустили ни синтаксических ошибок, ни ошибок времени выполнения, скомпилировалась, запустилась и работает нормально, то это еще не означает, что в программе нет ошибок. Убедиться в этом можно только в процессе её тестирования.
Тестирование — процесс проверки работоспособности программы путем ввода в неё различных, даже намеренно ошибочных данных, и последующей контрольной проверке выводимого результата.
Если работает правильно с одними наборами исходных данных, и неправильно с другими, то это свидетельствует о наличии алгоритмической ошибки. Алгоритмические ошибки иногда называют логическими, обычно они связаны с неверной реализацией алгоритма программы: вместо «+» ошибочно поставили «-«, вместо «/» — «*», вместо деления значения на 0,01 разделили на 0,001 и т.п. Такие ошибки обычно не обнаруживаются во , нормально запускается, работает, а при анализе выводимого результата выясняется, что он неверный. При этом не укажет программисту на ошибку — чтобы найти и устранить её, приходится анализировать код, пошагово «прокручивать» его выполнение, следя за результатом. Такой процесс называется отладкой.
Отладка — процесс поиска и устранения ошибок, чаще алгоритмических. Хотя отладчик позволяет справиться и с ошибками времени выполнения, которые не обнаруживаются явно.
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.
— это процесс локализации и исправления ошибок, обнаруженных при тестировании программного обеспечения. называют процесс определения оператора программы, выполнение которого вызвало нарушение нормального вычислительного процесса. Доя исправления ошибки необходимо определить ее , т. е. определить оператор или фрагмент, содержащие ошибку. Причины ошибок могут быть как очевидны, так и очень глубоко скрыты.
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.
соответствии с этапом обработки, на котором проявляются ошибки, различают (рис. 10.1):
— ошибки, фиксируемые компилятором (транслятором, интерпретатором) при выполнении синтаксического и частично семантического анализа программы; — ошибки, обнаруженные компоновщиком (редактором связей) при объединении модулей программы;
— ошибки, обнаруженные операционной системой, аппаратными средствами или пользователем при выполнении программы.
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, 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.
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.
. 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.
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.;
, 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 , например, неправильная реализация логики программы при кодировании, игнорирование особенностей или ограничений конкретного языка программирования.
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.
Лекция посвящена описанию вопросов, касающихся отладки приложений и работы с ошибками.
Ошибки при создании программы
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 , если забудете указать часть выражения — ошибка сразу же будет заметна в редакторе. Такие ошибки относятся к . Также на этапе разработки можно обнаружить и устранить . Они связаны с неправильными формулами расчета показателей, неверным использованием переменных и т.д.
Приведем несколько примеров .
А вот — .
- 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 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 для обработки двумерного массива. Одна из цикловых переменных имеет имя , вторая — . 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 . Использование понятных имен переменных (например — или 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 , а использовав эту переменную в выражении, напечатали не , а . 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 и вы не увидите, но это — разные переменные — в конце второй вместо латинской использована русская . Эффективно бороться с такими ошибками можно, если задать в редакторе опцию обязательного объявления переменных ( ). 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.
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, 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
Тестирование программ и поиск ошибок
, как уже было сказано, выявляются обычно на очень раннем этапе — сразу после набора текста в редакторе. А вот для поиска 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 корректно работает, не имеет и .
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 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 в MS Word, который чувствителен к смене выделения в процессе работы, и объект , 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 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 средства для .
Отладка программ в редакторе VBA
Основной метод отладки — это пошаговое исполнение программы с использованием точек останова ().
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 будет остановлена в процессе выполнения. Строка будет подсвечена красным цветом.
Рис.
8.1.
Точка останова в программе
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 ( o Установить точку останова). Для удаления всех точек останова из программы можно воспользоваться командой Debug o Clear All Breakpoints ( o Очистить точки останова).
Вместо точек останова, расставленных мышью или из , можно использовать оператор . Он останавливает работу программы и переводит ее в режим .
Так же режим можно включить, нажав во время работы программы комбинацию клавиш + Pause Break и нажав в появившемся окне кнопку . Текущая строка будет выделена желтым цветом, напротив нее будет установлена желтая стрелочка. Однако такой способ обычно не позволяет точно «попасть» в то программы, где находится предполагаемая ошибка (рис. 8.2.).
Рис.
8.2.
Программа, остановленная во время выполнения
Чтобы запущенная останавливалась на каждой строке, можно запустить ее в режиме командой Debug o Step Into ( o Пошаговое ). Того же эффекта можно достичь, нажав клавишу на клавиатуре.
Когда 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 - Продолжить выполнение программы в режиме Step Into — выбрав соответствующую команду меню или нажав клавишу F8.
- Отредактировать программу.
- Остановить выполнение программы командой Run o Reset (Запустить o Перезагрузка) или кнопкой на панели инструментов
- Воспользоваться другими средствами — окнами Immediate, Locals, Watch.
Помимо режима Step Into существуют следующие режимы отладки, доступные в Debug.
- Step Over (Перейти на следующую строку). Эта команда полезна при , содержащей вызовы уже отлаженных процедур. В режиме Step Over отладчик не входит в процедуру, выполняя ее без , 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 ) 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 . 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.
Типы ошибок в программе
🧨 Логические. Приводят к тому, что программа зависает, работает не так, как надо, или выдает неожиданные результаты — например, не записывает файл, а стирает.
Логические ошибки коварны: их трудно обнаружить. Программа выглядит так, будто в ней всё правильно, но при этом работает некорректно. Чтобы победить логические ошибки, специалист должен хорошо ориентироваться в коде программы.
🧨 Синтаксические. Это опечатки в названиях операторов, пропущенные запятые или кавычки. Безобидные ошибки: их обнаруживают и подсвечивают в коде компиляторы, а программисту остается исправить.
🧨 Взаимодействия. Это ошибка в участке кода, который отвечает за взаимодействие с аппаратным или программным окружением. Такая ошибка возникает, например, если неправильно использовать веб-протоколы. Исправляется элементарно: разработчик переписывает нужный кусок кода.
🧨 Компиляционные. Любая программа — это текст. Чтобы он заработал как программа, используют компилятор. Он преобразует программный код в машинный, но одновременно может вызывать ошибки.
Компиляционные баги появляются, если что-то не так с компилятором или в коде есть синтаксические ошибки. Компилятор будто ругается: «Не понимаю, что тут написано. Не знаю, как обработать».
🧨 Ошибки среды выполнения. Возникают, когда программа скомпилирована и уже выглядит как файл — жми и работай. Юзер запускает файл, а программа тормозит и виснет. Причина — нехватка ресурсов, например памяти или буфера.
Такой баг — ошибка разработчика. Он не предвидел реальные условия развертывания программы. Теперь ему надо вернуться в исходный код и поправить фрагмент.
🧨 Арифметические. Бывает, в коде есть числовые переменные и математические формулы. Если где-то проблема — не указаны константы или округление сработало не так, возникает баг. Надо лезть в код и проверять математику.
Как контролировать баги в программе
🔧 Следите за компилятором. Когда компилятор преобразует текст программы в машинный код, то подсвечивает в нём сомнительные участки, которые способны вызывать баги. Некоторые предупреждения не обозначают баг как таковой, а только говорят: «Тут что-то подозрительное». Всё подозрительное надо изучать и прорабатывать, чтобы не было проблемы в будущем.
🔧 Используйте отладчик. Это программа, которая без участия айтишника проверяет, исправно ли работает алгоритм. В случае чего сообщает об ошибках. Например, отладчик используют для построчного выполнения программы. Вместе с тем проверяют значения переменных: фактические сравнивают с ожидаемыми. Если что-то не сходится, ищут баги и исправляют.
🔧 Проводите юнит-тесты. Это когда разработчик или тестировщик описывает ситуации для каждого компонента и указывает, к какому результату должна привести программа. Потом запускает проверку. Если результат не совпадает с ожидаемым, появляется предупреждение. Дальше программисты находят и устраняют проблему.
Классификация багов
У багов есть два атрибута — серьезности (Severity) и приоритета (Priority). Серьезность касается технической стороны, а приоритет — организационной.
🚨 По серьезности. Атрибут показывает, как сильно ошибка влияет на общую функциональность программы. Чем выше значение атрибута, тем хуже.
По серьезности баги классифицируют так:
- Critical — критический баг. Нарушает функциональность программы. Появляется в разных частях кода, из-за этого основные функции не выполняются.
- Major — существенный баг. Не нарушает, но затрудняет работу основного функционала программы либо не дает функциям выполняться так, как задумано.
- Minor — незначительный баг. Слабо влияет на функционал программы, но может нарушать работу некоторых дополнительных функций.
- Trivial — тривиальный баг. На работу программы не влияет, но ухудшает общее впечатление. Например, на экране появляются посторонние символы или всё рябит.
🚦 По приоритету. Атрибут показывает, как быстро баг необходимо исправить, пока он не нанес программе приличный ущерб. Бывает таким:
- Top — наивысший. Такой баг — суперсерьезный, потому что может обвалить всю программу. Его устраняют в первую очередь.
- High — высокий. Может затруднить работу программы или ее функций, устраняют как можно скорее.
- Normal — обычный. Баг программу не ломает, просто где-то что-то будет работать не совсем верно. Устраняют в штатном порядке.
- Low — низкий. Баг не влияет на программу. Исправляют, только если у команды есть на это время.