Назовите типы ошибок выявляемых при отладке программы

Существует три
основных типа ошибок в программах:

— ошибки этапа
компиляции (или синтаксические ошибки);

— ошибки этапа
выполнения или семантические ошибки);

— логические
ошибки.

Cинтаксические
ошибки происходят из-за нарушений
правил синтаксиса

языка программирования.
Когда компилятор обнаруживает
синтаксическую

ошибку, то отмечает
место (позицию или строку) ошибки и
выводт сообщение

об ошибке.

Наиболее
распространенными синтаксическими
ошибками являются:

— ошибки набора
(опечатки);

— пропущенные
точки с запятой;

— ссылки на
неописанные переменные;

— передача
неверного числа (или типа) параметров
процедуры или

функции;

— присваивание
переменной значений неверного типа.

После исправления
cинтаксической ошибки компиляцию можно
выполнить

заново. После
устранения всех синтаксических ошибок
и успешной компиля-

ции программа готова
к выполнению и поиску ошибок этапа
выполнения и ло-

гических ошибок.

Семантические
ошибки происходят, когда программа
компилируется, но

при выполнении
операторов что-то происходит неверно.
Например, программа

пытается открыть
для ввода несуществующий файл или
выполнить деление на

ноль. При обнаружении
семантических ошибок выполнение
программы заверша-

ется и выводится
сообщение об ошибке. Например, в системе
Turbo Pascal

выводится сообщение
следующего вида:

Run-time error ## at seg:ofs

По номеру
ошибки (##) можно установить причину ее
возникновения.

Логические ошибки
— это ошибки проектирования и реализации
програм-

мы. Логические
ошибки приводят к некорректному или
непредвиденному зна-

чению переменных,
неправильному виду графических
изображений или невы-

полнению кода, когда
это ожидается. Эти ошибки часто трудно
отслежива-

ются, поскольку ни
компилятор, ни исполняющая система не
обнаруживают их

автоматически, как
синтаксические и семантические ошибки.
Обычно системы

программирования
включает в себя средства отладки,
помогающие найти ло-

гические ошибки.

3.4.2. Цели и задачи отладки и тестирования.

Многие программисты
путают отладку программ с тестированием,
пред-

назначенным для
проверки их работоспособности. Отладка
имеет место тог-

да, когда программа
со всей очевидностью работает неправильно.
Поэтому

отладка начинается
всегда в предположении отказа программы.
Если же ока-

зывается, что
программа работает верно, то она
тестируется. Часто случа-

ется так, что после
прогона тестов программа вновь должна
быть подверг-

нута отладке. Таким
образом, тестирование устанавливает
факт наличия

ошибки, а отладка
выявляет ее причину, и эти два этапа
разработки прог-

раммы перекрываются.

3.4.3. Основные возможности интегрированного отладчика системы

программирования
Turbo Pascal.

Основной смысл
использования встроенного отладчика
состоит в управ-

ляемом выполнении
программы. Отслеживая выполнение
каждой инструкции,

можно легко определить,
какая часть программы вызывает проблемы.
В от-

ладчике предусмотрено
шесть основных механизмов управления
выполнением

программы, которые
позволяют:

— выполнять
инструкции по шагам(Run|Step Over или F8);

— трассировать
инструкции (Run|Trace Into или F7);

— выполнять
программы до позиции курсора (Run|Go to
Cursor или F4);

— выполнять
программу до заданной точки (Toggle
Breakpoint или

Ctrl+F8);

— находить
определенную точку (Search|Find Procedure…);

— выполнять сброс
программы (Run¦Reset Program или Ctrl+F2).

Выполнение
программы по шагам (команда Step Over меню
выполнения

Run) и трассировка
программы (команда Trace Into меню выполнения
Run)

дают возможность
построчного выполнения программы.
Единственное отличие

выполнения по шагам
и трассировки состоит в том, как они
работают с вы-

зовами процедур и
функций. Выполнение по шагам вызова
процедуры или

функции интерпретирует
вызов как простой оператор и после
завершения

подпрограммы
возвращает управление на следующую
строку. Трассировка

подпрограммы
загружает код этой подпрограммы и
продолжает ее построчное

выполнение.

Выполнение
программы до заданной точки (команда
Toggle Breakpoint

локального меню
редактора) — более гибкий механизм
отладки, чем исполь-

зование метода
выполнения до позиции курсора (команда
Go to Cursor меню

выполнения Run),
поскольку в программе можно установить
несколько точек

останова.

Интегрированная
среда разработки программы предусматривает
несколь-

ко способов поиска
в программе заданного места. Простейший
способ пре-

доставляет команда
Search|Find Procedure…, которая запрашивает
имя

процедуры или
функции, затем находит соответствующую
строку в файле, где

определяется эта
подпрограмма. Этот подход полезно
использовать при ре-

дактировании, но
его можно комбинировать с возможностью
выполнения прог-

раммы до определенной
точки, чтобы пройти программу до той
части кода,

которую надо отладить.

Чтобы сбрасить
все ранее задействованные отладочные
средства и

прекратитьт отладку
программы необходимо выполнить команду
Run|Program

reset или нажать клавиши
Ctrl+F2.

При выполнении
программы по шагам можно наблюдать ее
вывод несколь-

кими способами:

— переключение
в случае необходимости экранов
(Debug|User screen

или Alt+F5);

— открытие окна
вывода (Debug¦Output);

— использование
второго монитора;

Выполнение
программы по шагам или ее трассировка
могут помочь найти

ошибки в алгоритме
программы, но обычно желательно также
знать, что про-

исходит на каждом
шаге со значениями отдельных переменных.
Например, при

выполнении по шагам
цикла for полезно знать значение переменной
цикла.

Встроенный отладчик
имеет два инструментальных средства
для проверки со-

держимого переменных
программы:

— окно Watches
(Просмотр);

— диалоговое окно
Evaluate and Modify (Вычисление и модификация).

Чтобы открыть
окно Watches, необходимо выполнить
команду

Debug|Watch. Чтобы добавить
в окно Watches переменную, необходимо выпол-

нить
команду
Debug¦Watch¦Add Watch… или
нажать клавиши Ctrl+F7. Если

окно Watches является
активным окном, то можно добавить
выражение

просмотра, нажав
клавишу Ins. Отладчик открывает диалоговое
окно Add

Watch, запрашивающее
тип просматриваемого выражения. По
умолчанию выра-

жением считается
слово в позиции курсора в текущем окне
редактирования.

Просматриваемые
выражения, которые отслеживались ранее,
сохраняются в

списке протокола.
Последнее добавленное или модифицированное
просматри-

ваемое выражение
является текущим просматриваемым
выражением, которое

указывается выводимым
слева от него символом жирной левой
точки. Если

окно Watches активно,
можно удалить текущее выражение, нажав
клавишу Del

или Ctrl+Y. Чтобы
удалить все просматриваемые выражения,
необходимо вы-

полнить команду
Clear All локального меню активного окна
Watches. Чтобы

отредактировать
просматриваемое выражение, нужно
выполнить команду

Modify… или нажать
клавишу Enter локального меню активного
окна

Watches. Отладчик
открывает диалоговое окно Edit Watch,
аналогичное то-

му, которое
используется для добавления просматриваемого
выражения, ко-

торое позволяет
отредактировать текущее выражение.

Чтобы вычислить
выражение, необходимо выполнить
команду

Debug¦Evaluate/Modify…
или
нажать
клавиши
Ctrl+F4. Отладчик
открывает

диалоговое окно
Evaluate and Modify. По умолчанию слово в позиции
курсо-

ра в текущем окне
редактирования выводится подсвеченным
в поле

Expression. Можно
отредактировать это выражение, набрать
другое выраже-

ние или выбрать
вычисленное ранее выражение из списка
протокола.

Даже если не
установлены точки останова, можно выйти
в отладчик при

выполнении программы,
нажав клавиши Ctrl+Break. Отладчик находит
позицию

в исходном коде, где
прервалась программа. Затем, как и в
случае обычной

точки останова,
можно выполнить программу по шагам,
трассировать ее,

отследить или
вычислить выражения.

Иногда в ходе
отладки полезно узнать, как вы попали
в данную часть

кода. Окно Call Stack
показывает последовательность вызовов
процедур или

функций, которые
привели к текущему состоянию (глубиной
до 128 уровней).

Для вывода окна Call
Stack необходимо выполнить команду
Debug¦Call Stack

или нажать клавиши
Ctrl+F3.

13

Соседние файлы в папке 13_3xN

• #
• #
• #

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.

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

Приведем несколько примеров синтаксических ошибок.

• Неправильное ключевое слово. Такая ошибка сразу будет отмечена редактором. Например, если в конструкции цикла For-Next сделать ошибку в ключевом слове For — вы увидите сообщение об ошибке как только попытаетесь перейти к написанию следующей, после начала цикла, строки.
• Ошибка при объявлении переменной. Если вы забудете указать ключевое слово Dim при объявлении переменной — редактор выдаст сообщение об ошибке. Однако, сделает он это лишь при попытке запуска программы.

А вот — логические ошибки.

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

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

8.2. Ошибки при выполнении программы

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

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

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

8.3. Тестирование программ и поиск ошибок

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

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

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

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

Для проверки программы в реальных условиях попробуйте провести следующие эксперименты.

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

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

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

8.4. Отладка программ в редакторе VBA

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

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

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

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

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

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

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

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

Когда программа остановлена, вы можете выполнить следующие действия

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

  

  Рис.
  8.3.
  Значение переменной во всплывающем окне

• Продолжить выполнение программы в режиме Step Into — выбрав соответствующую команду меню или нажав клавишу F8.
• Отредактировать программу.
• Продолжить исполнение программы в обычном режиме командой Run o Sub/User Form (Запустить o Процедуру/Форму), нажатием клавиши F5 или соответствующей кнопкой на панели инструментов
• Остановить выполнение программы командой Run o Reset (Запустить o Перезагрузка) или кнопкой на панели инструментов
• Воспользоваться другими средствами отладки — окнами Immediate, Locals, Watch.

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

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

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

Ошибки в программировании – дело обычное, хоть и неприятное. В данной статье будет рассказано о том, какими бывают ошибки (баги), а также что собой представляют исключения.

Определение

Ошибка в программировании (или так называемый баг) – это ситуация у разработчиков, при которой определенный код вследствие обработки выдает неверный результат. Причин данному явлению множество: неисправность компилятора, сбои интерфейса, неточности и нарушения в программном коде.

Баги обнаруживаются чаще всего в момент отладки или бета-тестирования. Реже – после итогового релиза готовой программы. Вот несколько вариантов багов:

1. Появляется сообщение об ошибке, но приложение продолжает функционировать.
2. ПО вылетает или зависает. Никаких предупреждений или предпосылок этому не было. Процедура осуществляется неожиданно для пользователя. Возможен вариант, при котором контент перезапускается самостоятельно и непредсказуемо.
3. Одно из событий, описанных ранее, сопровождается отправкой отчетов разработчикам.

Ошибки в программах могут привести соответствующее приложение в негодность, а также к непредсказуемым алгоритмам функционирования. Желательно обнаруживать баги на этапе ранней разработки или тестирования. Лишь в этом случае программист сможет оперативно и относительно недорого внести необходимые изменения в код для отладки ПО.

История происхождения термина

Баг – слово, которое используется разработчиками в качестве сленга. Оно произошло от слова «bug» – «жук». Точно неизвестно, откуда в программировании и IT возник соответствующий термин. Существуют две теории:

1. 9 сентября 1945 года ученые из Гарварда тестировали очередную вычислительную машину. Она называлась Mark II Aiken Relay Calculator. Устройство начало работать с ошибками. Когда его разобрали, то ученые заметили мотылька, застрявшего между реле. Тогда некая Грейс Хоппер назвала произошедший сбой упомянутым термином.
2. Слово «баг» появилось задолго до появления Mark II. Термин использовался Томасом Эдисоном и указывал на мелкие недочеты и трудности. Во время Второй Мировой войны «bugs» называли проблемы с радарной электроникой.

Второй вариант кажется более реалистичным. Это факт, который подтвержден документально. Со временем научились различать различные типы багов в IT. Далее они будут рассмотрены более подробно.

Как классифицируют

Ошибки работы программ разделяются по разным факторам. Классификация у рядовых пользователей и разработчиков различается. То, что для первых – «просто программа вылетела» или «глючит», для вторых – огромная головная боль. Но существует и общепринятая классификация ошибок. Пример – по критичности:

1. Серьезные неполадки. Это нарушения работоспособности приложения, которые могут приводить к непредвиденным крупным изменениям.
2. Незначительные ошибки в программах. Чаще всего не оказывают серьезного воздействия на функциональность ПО.
3. Showstopper. Критические проблемы в приложении или аппаратном обеспечении. Приводят к выходу программы из строя почти всегда. Для примера можно взять любое клиент-серверное приложение, в котором не получается авторизоваться через логин и пароль.

Последний вариант требует особого внимания со стороны программистов. Их стараются обнаружить и устранить в первую очередь. Критические ошибки могут отложить релиз исходной программы на неопределенный срок.

Также существуют различные виды сбоев в плане частоты проявления: постоянные и «разовые». Вторые встречаются редко, чаще – при определенных настройках и действиях со стороны пользователя. Первые появляются независимо от используемой платформы и выполненных клиентом манипуляций.

Иногда может получиться так, что ошибка возникает только на устройстве конкретного пользователя. В данном случае устранение неполадки требует индивидуального подхода. Иногда – полной замены компьютера. Связано это с тем, что никто не будет редактировать исходный код, когда он «глючит» только у одного пользователя.

Виды

Существуют различные типы ошибок в программах в зависимости от типовых условий использования приложений. Пример – сбои, которые возникают при возрастании нагрузки на оперативную память или центральный процессор устройства. Есть баги граничных условий, сбоя идентификаторов, несовместимости с архитектурой процессора (наиболее распространенная проблема на мобильных устройствах).

Разработчики выделяют следующие типы ошибок по уровню сложности:

1. «Борбаг» – «стабильная» неполадка. Она легко обнаруживается на этапе разработки и компилирования. Иногда – во время тестирования наработкой исходной программы.
2. «Гейзенбаг» – баги с поддержкой изменения свойств, включая зависимость от среды, в которой было запущено приложение. Сюда относят периодические неполадки в программах. Они могут исчезать на некоторое время, но через какой-то промежуток вновь дают о себе знать.
3. «Мандельбаг» – непредвиденные ошибки. Обладают энтропийным поведением. Предсказать, к чему они приведут, практически невозможно.
4. «Шрединбаг» – критические неполадки. Приводят к тому, что злоумышленники могут взломать программу. Данный тип ошибок обнаружить достаточно трудно, потому что они никак себя не проявляют.

Также есть классификация «по критичности». Тут всего два варианта – warning («варнинги») и критические весомые сбои. Первые сопровождаются характерными сообщениями и отчетами для разработчиков. Они не представляют серьезной опасности для работоспособности приложения. При компилировании такие сбои легко исправляются. В отдельных случаях компилятор справляется с этой задачей самостоятельно. А вот критические весомые сбои говорят сами за себя. Они приводят к серьезным нарушениям ПО. Исправляются обычно путем проработки логики и значительных изменений программного кода.

Типы багов

Ошибки в программах бывают:

• логическими;
• синтаксическими;
• взаимодействия;
• компиляционные;
• ресурсные;
• арифметические;
• среды выполнения.

Это – основная классификация сбоев в приложениях и операционных системах. Логические, синтаксические и «среды выполнения» встречаются в разработке чаще остальных. На них будет сделан основной акцент.

Ошибки синтаксиса

Синтаксические баги распространены среди новичков. Они относятся к категории «самых безобидных». С данной категорией ошибок способны справиться компиляторы тех или иных языков. Соответствующие инструменты показывают, где допущена неточность. Остается лишь понять, как исправить ее.

Синтаксические ошибки – ошибки синтаксиса, правил языка. Вот пример в Паскале:

Код написан неверно. Согласно действующим синтаксическим нормам, в Pascal в первой строчке нужно в конце поставить точку с запятой.

Логические

Тут стоит выделить обычные и арифметические типы. Вторые возникают, когда программе при работе необходимо вычислить много переменных, но на каком-то этапе расчетов возникают неполадки или нечто непредвиденное. Пример – получение в результатах «бесконечности».

Логические сбои обычного типа – самые сложные и неприятные. Их тяжелее всего обнаружить и исправить. С точки зрения языка программа может быть написана идеально, но работать неправильно. Подобное явление – следствие логической ошибки. Компиляторы их не обнаруживают.

Выше – пример логической ошибки в программе. Тут:

1. Происходит сравнение значения i с 15.
2. На экран выводится сообщение, если I = 15.
3. В заданном цикле i не будет равно 15. Связано это с диапазоном значений – от 1 до 10.

Может показаться, что ошибка безобидная. В приведенном примере так и есть, но в более крупных программах такое явление приводит к серьезным последствиям.

Время выполнения

Run-time сбои – это ошибка времени выполнения программы. Встречается даже когда исходный код лишен логических и синтаксических ошибок. Связаны такие неполадки с ходом выполнения программного продукта. Пример – в процессе функционирования ПО был удален файл, считываемый программой. Если игнорировать подобные неполадки, можно столкнуться с аварийным завершением работы контента.

Самый распространенный пример в данной категории – это неожиданное деление на ноль. Предложенный фрагмент кода с точки зрения синтаксиса и логики написан грамотно. Но, если клиент наберет 0, произойдет сбой системы.

Компиляционный тип

Встречается при разработке на языках высокого уровня. Во время преобразований в машинный тип «что-то идет не так». Причиной служат синтаксические ошибки или сбои непосредственно в компиляторе.

Наличие подобных неполадок делает бета-тестирование невозможным. Компиляционные ошибки устраняются при разработке-отладке.

Ресурсные

Ресурсный тип ошибок – это сбои вроде «переполнение буфера» или «нехватка памяти». Тесно связаны с «железом» устройства. Могут быть вызваны действиями пользователя. Пример – запуск «свежих» игр на стареньких компьютерах.

Исправить ситуацию помогают основательные работы над исходным кодом. А именно – полное переписывание программы или «проблемного» фрагмента.

Взаимодействие

Подразумевается взаимодействие с аппаратным или программным окружением. Пример – ошибка при использовании веб-протоколов. Это приведет к тому, что облачный сервис не будет нормально функционировать. При постоянном возникновении соответствующей неполадки остается один путь – полностью переписывать «проблемный» участок кода, ответственный за соответствующий баг.

Исключения и как избежать багов

Исключение – событие, при возникновении которых начинается «неправильное» поведение программы. Механизм, необходимый для стабилизации обработки неполадок независимо от типа ПО, платформ и иных условий. Помогают разрабатывать единые концепции ответа на баги со стороны операционной системы или контента.

Исключения бывают:

1. Программными. Они генерируются приложением или ОС.
2. Аппаратными. Создаются процессором. Пример – обращение к невыделенной памяти.

Исключения нужны для охвата критических багов. Избежать неполадок помогут отладчики на этапе разработки. А еще – своевременное поэтапное тестирование программы.

P. S. Большой выбор курсов по тестированию есть и в Otus. Присутствуют варианты как для продвинутых, так и для начинающих пользователей.