Трудности отладки
Отладка (debugging) — процесс нахождения местоположения ошибок в программе и их исправление. Процесс отладки начинается после обнаружения факта ошибки в результате тестирования и осуществляется в два этапа.
Первый этап — установление причины ошибки и ее локализация (определение ее местоположения в программе); второй — исправление ошибки и проверка правильности работы программы.
Таким образом, основным средством обнаружения ошибок при отладке является тестирование. Тестирование и отладка при этом обычно проводятся одновременно. Принято выделять три стадии тестирования для:
• обнаружения ошибки в программе;
• установления местонахождения ошибки;
• подтверждения правильности работы программы после проведенной корректировки.
Как показывает опыт разработки программного обеспечения, трудоемкость отладки превышает суммарную трудоемкость разработки алгоритма, программирования (кодирования) и тестирования. Затраты времени на отладку составляют (по результатам ряда исследователей) от 50 до 80% общего времени разработки программы, поэтому отладку иногда называют искусством обнаружения местоположения ошибок в программе.
В результате разработки многочисленных программных изделий было установлено, что даже опытные программисты испытывают серьезные трудности в обнаружении причины ошибки. Они не знают, какие из ошибок наиболее вероятны, какие участки программ подвержены ошибкам в наибольшей степени, какие стратегии поиска ошибок наиболее эффективны и т.п. Это обусловлено тем, что обычно учат алгоритмизации и программированию задач, но не учат отладке и тестированию. Кроме этого, программисты относятся к процессу отладки, как правило, негативно, предпочитая ему более творческий процесс разработки алгоритма.
К причинам, определяющим значительную трудоемкость процесса отладки, следует отнести и нарушение программистами дисциплины структурной методологии, т.е. принципа формальности, который требует следования при проектировании и кодировании формальным правилам и методам разработки структурных программ.
Выполнение структурных требований позволяет избежать большинства ошибок и заметно упростить процедуру отладки программы. К сожалению, многие программисты стремятся как можно быстрее написать программу, а затем обнаруживать ошибки путем многократного ее выполнения с разнообразными тестовыми данными без их внимательного анализа и тщательного проектирования. Такой подход, обусловленный во многом леностью разработчика, приводит к значительным затратам времени при установлении причин ошибок и их локализации, а также к заметному снижению надежности программ, что в дальнейшем проявляется на этапе сопровождения программного изделия.
Машинные методы отладки для опытных и творческих программистов оказываются наименее эффективными. Как показывают исследования, наиболее существенными для повышения эффективности отладки являются априорные знания о статистике ошибок и их наиболее вероятных типах, а также знания о структуре программы и об участках программы, в наибольшей степени предрасположенных к ошибкам. Такими участками, как показывает опыт, являются прежде всего участки с высокой сложностью, поэтому высокое цикломатическое число какого-либо модуля программы позволяет предполагать более высокую вероятность появления в нем ошибок.
С точки зрения организации работ по отладке программы наиболее эффективным считается групповой метод отыскания ошибок (их причин и местоположения в программе), когда два программиста сначала независимо, а затем совместно осуществляют этот процесс. Такой подход более предпочтителен, чем индивидуальная работа одного программиста. Повышение эффективности работы по обнаружению и локализации ошибок может быть достигнуто путем попеременного внимательного анализа программы за столом и машинного тестирования.
К трудностям отладки программ следует также отнести и разнообразие ситуаций, возникающих перед началом ее выполнения. Ситуации могут быть следующие:
1. Компилятор не выдает сообщений об ошибках, но программа не компилируется.
2. Программа откомпилирована, но при выполнении не выдает никаких результатов.
3. Программа откомпилирована, но при выполнении происходит преждевременный останов. '
4. Программа зацикливается.
5. Программа выдает неверные результаты.
