Отладчик это средство проверки и исправления ошибок

From Wikipedia, the free encyclopedia

A debugger or debugging tool is a computer program used to test and debug other programs (the «target» program). The main use of a debugger is to run the target program under controlled conditions that permit the programmer to track its execution and monitor changes in computer resources that may indicate malfunctioning code. Typical debugging facilities include the ability to run or halt the target program at specific points, display the contents of memory, CPU registers or storage devices (such as disk drives), and modify memory or register contents in order to enter selected test data that might be a cause of faulty program execution.

The code to be examined might alternatively be running on an instruction set simulator (ISS), a technique that allows great power in its ability to halt when specific conditions are encountered, but which will typically be somewhat slower than executing the code directly on the appropriate (or the same) processor. Some debuggers offer two modes of operation, full or partial simulation, to limit this impact.

A «trap» occurs when the program cannot normally continue because of a programming bug or invalid data. For example, the program might have tried to use an instruction not available on the current version of the CPU or attempted to access unavailable or protected memory. When the program «traps» or reaches a preset condition, the debugger typically shows the location in the original code if it is a source-level debugger or symbolic debugger, commonly now seen in integrated development environments. If it is a low-level debugger or a machine-language debugger it shows the line in the disassembly (unless it also has online access to the original source code and can display the appropriate section of code from the assembly or compilation).

Features[edit]

Typically, debuggers offer a query processor, a symbol resolver, an expression interpreter, and a debug support interface at its top level.^[1] Debuggers also offer more sophisticated functions such as running a program step by step (single-stepping or program animation), stopping (breaking) (pausing the program to examine the current state) at some event or specified instruction by means of a breakpoint, and tracking the values of variables.^[2] Some debuggers have the ability to modify program state while it is running. It may also be possible to continue execution at a different location in the program to bypass a crash or logical error.

The same functionality which makes a debugger useful for correcting bugs allows it to be used as a software cracking tool to evade copy protection, digital rights management, and other software protection features. It often also makes it useful as a general verification tool, fault coverage, and performance analyzer, especially if instruction path lengths are shown.^[3] Early microcomputers with disk-based storage often benefitted from the ability to diagnose and recover corrupted directory or registry data records, to «undelete» files marked as deleted, or to crack file password protection.

Most mainstream debugging engines, such as gdb and dbx, provide console-based command line interfaces. Debugger front-ends are popular extensions to debugger engines that provide IDE integration, program animation, and visualization features.

Record and replay debugging[edit]

Record and replay debugging,^[4] also known as «software flight recording» or «program execution recording», captures application state changes and stores them to disk as each instruction in a program executes. The recording can then be replayed over and over, and interactively debugged to diagnose and resolve defects. Record and replay debugging is very useful for remote debugging and for resolving intermittent, non-deterministic, and other hard-to-reproduce defects.

Reverse debugging[edit]

Some debuggers include a feature called «reverse debugging«, also known as «historical debugging» or «backwards debugging». These debuggers make it possible to step a program’s execution backwards in time. Various debuggers include this feature. Microsoft Visual Studio (2010 Ultimate edition, 2012 Ultimate, 2013 Ultimate, and 2015 Enterprise edition) offers IntelliTrace reverse debugging for C#, Visual Basic .NET, and some other languages, but not C++. Reverse debuggers also exist for C, C++, Java, Python, Perl, and other languages. Some are open source; some are proprietary commercial software. Some reverse debuggers slow down the target by orders of magnitude, but the best reverse debuggers cause a slowdown of 2× or less. Reverse debugging is very useful for certain types of problems, but is still not commonly used yet.^[5]

Time Travel debugging[edit]

In addition to the features of reverse debuggers, time travel debugging also allow users to interact with the program, changing the history if desired, and watch how the program responds.

Language dependency[edit]

Some debuggers operate on a single specific language while others can handle multiple languages transparently. For example, if the main target program is written in COBOL but calls assembly language subroutines and PL/1 subroutines, the debugger may have to dynamically switch modes to accommodate the changes in language as they occur.

Memory protection[edit]

Some debuggers also incorporate memory protection to avoid storage violations such as buffer overflow. This may be extremely important in transaction processing environments where memory is dynamically allocated from memory ‘pools’ on a task by task basis.

Hardware support for debugging[edit]

Most modern microprocessors have at least one of these features in their CPU design to make debugging easier:

• Hardware support for single-stepping a program, such as the trap flag.
• An instruction set that meets the Popek and Goldberg virtualization requirements makes it easier to write debugger software that runs on the same CPU as the software being debugged; such a CPU can execute the inner loops of the program under test at full speed, and still remain under debugger control.
• In-system programming allows an external hardware debugger to reprogram a system under test (for example, adding or removing instruction breakpoints). Many systems with such ISP support also have other hardware debug support.
• Hardware support for code and data breakpoints, such as address comparators and data value comparators or, with considerably more work involved, page fault hardware.^[6]
• JTAG access to hardware debug interfaces such as those on ARM architecture processors or using the Nexus command set. Processors used in embedded systems typically have extensive JTAG debug support.
• Micro controllers with as few as six pins need to use low pin-count substitutes for JTAG, such as BDM, Spy-Bi-Wire, or debugWIRE on the Atmel AVR. DebugWIRE, for example, uses bidirectional signaling on the RESET pin.

Debugger front-ends[edit]

Some of the most capable and popular debuggers implement only a simple command line interface (CLI)—often to maximize portability and minimize resource consumption. Developers typically consider debugging via a graphical user interface (GUI) easier and more productive.^{[citation needed]} This is the reason for visual front-ends, that allow users to monitor and control subservient CLI-only debuggers via graphical user interface. Some GUI debugger front-ends are designed to be compatible with a variety of CLI-only debuggers, while others are targeted at one specific debugger.

List of debuggers[edit]

Some widely used debuggers are:

• Active-Pro — Embedded Firmware and Hardware Debugger
• Arm DTT, formerly known as Allinea DDT
• Eclipse debugger API used in a range of IDEs: Eclipse IDE (Java) Nodeclipse (JavaScript)
• Firefox JavaScript debugger
• GDB — the GNU debugger
• LLDB
• Microsoft Visual Studio Debugger
• Radare2
• Valgrind
• WinDbg

Earlier minicomputer debuggers include:

• Dynamic debugging technique (DDT)
• On-line Debugging Tool (ODT)

Mainframe debuggers include:

• CA/EZTEST

See also[edit]

References[edit]

Citations[edit]

Sources[edit]

External links[edit]

• Debugging Tools for Windows
• OpenRCE: Various Debugger Resources and Plug-ins
• IntelliTrace MSDN, Visual Studio 2015

Отладка, или debugging, — это поиск (локализация), анализ и устранение ошибок в программном обеспечении, которые были найдены во время тестирования.

Виды ошибок

Ошибки компиляции

Это простые ошибки, которые в компилируемых языках программирования выявляет компилятор (программа, которая преобразует текст на языке программирования в набор машинных кодов). Если компилятор показывает несколько ошибок, отладку кода начинают с исправления самой первой, так как она может быть причиной других.

В интерпретируемых языках (например Python) текст программы команда за командой переводится в машинный код и сразу исполняется. К моменту обнаружения ошибки часть программы уже может исполниться.

Ошибки компоновки

Ошибки связаны с разрешением внешних ссылок. Выявляет компоновщик (редактор связей) при объединении модулей программы. Простой пример — ситуация, когда требуется обращение к подпрограмме другого модуля, но при компоновке она не найдена. Ошибки также просто найти и устранить.

Ошибки выполнения (RUNTIME Error)

Ошибки, которые обнаруживают операционная система, аппаратные средства или пользователи при выполнении программы. Они считаются непредсказуемыми и проявляются после успешной компиляции и компоновки. Можно выделить четыре вида проявления таких ошибок:

• сообщение об ошибке, которую зафиксировали схемы контроля машинных команд. Это может быть переполнение разрядной сетки (когда старшие разряды результата операции не помещаются в выделенной области памяти), «деление на ноль», нарушение адресации и другие;
• сообщение об ошибке, которую зафиксировала операционная система. Она же, как правило, и документирует ошибку. Это нарушение защиты памяти, отсутствие файла с заданным именем, попытка записи на устройство, защищенное от записи;
• прекращение работы компьютера или зависание. Это и простые ошибки, которые не требуют перезагрузки компьютера, и более сложные, когда нужно выключать ПК;
• получение результатов, которые отличаются от ожидаемых. Программа работает стабильно, но выдает некорректный результат, который пользователь воспринимает за истину.

Ошибки выполнения можно разделить на три большие группы.

Ошибки определения данных или неверное определение исходных данных. Они могут появиться во время выполнения операций ввода-вывода.

К ним относятся:

• ошибки преобразования;
• ошибки данных;
• ошибки перезаписи.

Как правило, использование специальных технических средств для отладки (API-логгеров, логов операционной системы, профилировщиков и пр.) и программирование с защитой от ошибок помогает обнаружить и решить лишь часть из них.

Логические ошибки. Они могут возникать из ошибок, которые были допущены при выборе методов, разработке алгоритмов, определении структуры данных, кодировании модуля.

В эту группу входят:

• ошибки некорректного использования переменных. Сюда относятся неправильный выбор типов данных, использование индексов, выходящих за пределы определения массивов, использование переменных до присвоения переменной начального значения, нарушения соответствия типов данных;
• ошибки вычислений. Это некорректная работа с переменными, неправильное преобразование типов данных в процессе вычислений;
• ошибки взаимодействия модулей или межмодульного интерфейса. Это нарушение типов и последовательности при передаче параметров, области действия локальных и глобальных переменных, несоблюдение единства единиц измерения формальных и фактических параметров;
• неправильная реализация логики при программировании.

Ошибки накопления погрешностей. Могут возникать при неправильном округлении, игнорировании ограничений разрядной сетки, использовании приближенных методов вычислений и т.д. 

Методы отладки программного обеспечения

Метод ручного тестирования

Отладка программы заключается в тестировании вручную с помощью тестового набора, при работе с которым была допущена ошибка. Несмотря на эффективность, метод не получится использовать для больших программ или программ со сложными вычислениями. Ручное тестирование применяется как составная часть других методов отладки.

Метод индукции

В основе отладки системы — тщательный анализ проявлений ошибки. Это могут быть сообщения об ошибке или неверные результаты вычислений. Например, если во время выполнения программы завис компьютер, то, чтобы найти фрагмент проявления ошибки, нужно проанализировать последние действия пользователя. На этапе отладки программы строятся гипотезы, каждая из них проверяется. Если гипотеза подтвердилась, информация об ошибке детализируется, если нет — выдвигаются новые.

Вот как выглядит процесс:

Важно, чтобы выдвинутая гипотеза объясняла все проявления ошибки. Если объясняется только их часть, то либо гипотеза неверна, либо ошибок несколько.

Метод дедукции

Сначала специалисты предлагают множество причин, по которым могла возникнуть ошибка. Затем анализируют их, исключают противоречащие имеющимся данным. Если все причины были исключены, проводят дополнительное тестирование. В обратном случае наиболее вероятную причину пытаются доказать.

Метод обратного прослеживания

Эффективен для небольших программ. Начинается с точки вывода неправильного результата. Для точки выдвигается гипотеза о значениях основных переменных, которые могли привести к ошибке. Далее на основании этой гипотезы строятся предположения о значениях переменных в предыдущей точке. Процесс продолжается до момента, пока не найдут ошибку.

Как выполняется отладка в современных IDE

Ранние отладчики, например gdb, представляли собой отдельные программы с интерфейсами командной строки. Более поздние, например первые версии Turbo Debugger, были автономными, но имели собственный графический интерфейс для облегчения работы. Сейчас большинство IDE имеют встроенный отладчик. Он использует такой же интерфейс, как и редактор кода, поэтому можно выполнять отладку в той же среде, которая используется для написания кода.

Отладчик позволяет разработчику контролировать выполнение и проверять (или изменять) состояние программ. Например, можно использовать отладчик для построчного выполнения программы, проверяя по ходу значения переменных. Сравнение фактических и ожидаемых значений переменных или наблюдение за ходом выполнения кода может помочь в отслеживании логических (семантических) ошибок.

Пошаговое выполнение — это набор связанных функций отладчика, позволяющих поэтапно выполнять код.

Шаг с заходом (step into)

Команда выполняет очередную инструкцию, а потом приостанавливает процесс, чтобы с помощью отладчика было можно проверить состояние программы. Если в выполняемом операторе есть вызов функции, step into заставляет программу переходить в начало вызываемой функции, где она приостанавливается.

Шаг с обходом (step over)

Команда также выполняет очередную инструкцию. Однако когда step into будет входить в вызовы функций и выполнять их строка за строкой, step over выполнит всю функцию, не останавливаясь, и вернет управление после ее выполнения. Команда step over позволяет пропустить функции, если разработчик уверен, что они уже исправлены, или не заинтересован в их отладке в данный момент.

Шаг с выходом (step out)

В отличие от step into и step over, step out выполняет не следующую строку кода, а весь оставшийся код функции, исполняемой в настоящее время. После возврата из функции он возвращает управление разработчику. Эта команда полезна, когда специалист случайно вошел в функцию, которую не нужно отлаживать.

Как правило, при пошаговом выполнении можно идти только вперед. Поэтому легко перешагнуть место, которое нужно проверить. Если это произошло, необходимо перезапустить отладку.

У некоторых отладчиков (таких как GDB 7.0, Visual Studio Enterprise Edition 15.5 и более поздних версий) есть возможность вернуться на шаг назад. Это полезно, если пропущена цель либо нужно повторно проверить выполненную инструкцию. 

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: 22.09.2023).



В статье описываются способы отладки и тестирования программного обеспечения.

Ключевые слова:



программное обеспечение, тестирование, функциональное тестирование, тип тестирования.

Отладка — это процесс поиска ошибок, т. е. ошибок в программном обеспечении или приложении, и их исправления. Любое программное обеспечение или продукт, который разрабатывается, проходит через различные этапы — тестирование, устранение неполадок, обслуживание в другой среде. Эти программные продукты содержат некоторые ошибки. Эти ошибки должны быть устранены из программного обеспечения. Отладка — это не что иное, как процесс, который многие тестировщики программного обеспечения использовали для поиска и устранения этих ошибок. Отладка — это поиск ошибок, их анализ и исправление. Этот процесс происходит, когда программное обеспечение дает сбой из-за некоторых ошибок или программное обеспечение выполняет нежелательные действия. Отладка выглядит просто, но это сложная задача, поскольку необходимо исправлять все ошибки на каждом этапе отладки [2].

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;

– опыт;

– 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;

– безопасность;

– 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.

Литература:

1. Гленфорд Майерс. Тестирование программного обеспечения. Базовый курс / Майерс Гленфорд, Баджетт Том, Сандлер Кори. — 3-е изд., 2022. — 298 c. — Текст: непосредственный.
2. Отладка (debugging): что это. — Текст: электронный // Skillfactory: [сайт]. — URL: https://blog.skillfactory.ru/glossary/otladka-debugging/ (дата обращения: 22.06.2022).

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

•специфики управления используемыми техническими средствами,

•операционной системы,

•среды и языка программирования,

•реализуемых процессов,

•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.

    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,

•логические ошибки,

•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;

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

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.

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:

ручного тестирования;

индукции;

дедукции;

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.

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.

Тестирование с использованием инструментов отладки — это важный аспект в процессе разработки программного обеспечения. Отладчики позволяют разработчикам и тестировщикам находить и исправлять ошибки в коде, а также проверять работу программы в реальном времени. В этой статье мы рассмотрим основные подходы к тестированию с использованием инструментов отладки. 🚀

Шаг 1. Выбор инструмента отладки

Первым шагом в процессе тестирования с использованием инструментов отладки является выбор подходящего инструмента. Отладчики могут быть встроенными в среды разработки (IDE) или предоставляться в виде отдельных приложений. Некоторые из популярных инструментов отладки включают:

• Visual Studio Debugger (для .NET, C++, Python и других языков)
• Chrome DevTools (для веб-разработки)
• Xcode Debugger (для разработки на iOS и macOS)
• Android Studio Debugger (для разработки на Android)

Шаг 2. Настройка и запуск отладчика

После выбора подходящего инструмента отладки вам необходимо настроить его для работы с вашим проектом. Конкретные действия могут отличаться в зависимости от выбранного инструмента, но в большинстве случаев потребуется указать путь к исходному коду, настроить параметры сборки и указать точку входа (например, главный класс или функцию).

Затем вы можете запустить отладчик и начать работу с программой. В режиме отладки вы можете устанавливать точки останова (breakpoints) для приостановки выполнения программы в определенных местах и контролировать значения переменных во время выполнения. 🛠️

Шаг 3. Использование отладчика для тестирования

С использованием отладчика вы можете проводить различные виды тестирования, такие как:

• Отладка ошибок: находите и исправляйте ошибки в коде с помощью точек останова, просмотра значений переменных и выполнения кода пошагово.
• Нагрузочное тестирование: оценивайте производительность программы, создавая искусственную нагрузку и анализируя время выполнения и использование ресурсов.
• Тестирование границ: проверяйте корректность работы программы при крайних значениях входных данных, используя отладчик для контроля выполнения кода.

Шаг 4. Анализ результатов тестирования и исправление ошибок

По результатам тестирования с использованием инструментов отладки вы можете выявить ошибки и проблемы в коде, которые затем можно исправить. Отладчики также могут предоставлять дополнительные сведения об ошибках, такие как стек вызовов и переменные окружения, что облегчает процесс исправления ошибок.

После исправления ошибок повторно проведите тестирование, чтобы убедиться в корректности исправлений и отсутствии новых ошибок.

Заключение

Использование инструментов отладки для тестирования является важным аспектом разработки ПО. Отладчики помогают находить и исправлять ошибки, контролировать выполнение кода и анализировать производительность программы. Надеемся, что данная статья поможет вам эффективнее проводить тестирование с использованием инструментов отладки. Успехов вам в освоении этого навыка! 👩‍💻👨‍💻