лекция. Очная 2016 г Содержание
 Скачать 1.01 Mb.
|
|
4.3 Отладка программ Локализация и исправление ошибок называется отладкой. Отладка – это процесс обнаружения причин возникновения ошибки и ее последующего исправления (в отличие от тестирования, являющегося процессом обнаружения самого факта существования ошибки). Отладка включает в себя элементы тестирования и разработки. На некоторых проектах отладка может занимать до 50 % всего времени разработки. Для многих программистов отладка – это самая трудная часть программирования. При соответствующем подходе количество ошибок, требующих отладки, должно сократиться, и отладка должна стать самой легкой частью; при таком подходе все ошибки сводятся к небольшим недосмотрам или опечаткам. Как и тестирование, отладка не является способом улучшения качества ПО. Отладка – это всего лишь способ исправления дефектов в программе. Качество программ должно обеспечиваться аккуратным анализом требований или прототипированием, грамотным проектированием и использованием лучших практик кодирования. Ошибки синтаксиса языка Как правило, в абсолютном большинстве случаев ловятся на стадии компиляции программы, или же, если вы работаете с интерпретируемым языком типа Perl или РНР, то при первом интерпретировании программы. Но есть один существенный момент — когда выражение допустимо, но зависит от конкретного компилятора или интерпретатора. Например, в языке Си вполне допустимыми по синтаксису, но не по смыслу, являются выражения: s[i++]=i; printf("%d %d", i++, i++);. Результат этих строк не определен, так как неизвестно, в каком порядке будет инкрементироваться и вычисляться значение переменной iПеременная не может более 1 раза присутствовать в выражении, если ее значение изменяется в ходе вычисления этого выражения. Ошибки во время выполнения К ошибкам во время выполнения программы относятся ошибки в логике и алгоритмах программы. Ошибки в логике программы связаны с неправильной записью алгоритма, например, вместо && вы написали || или поставили точку с запятой там, где ее не должно быть. К этому же классу ошибок относится неправильное обращение с памятью. В языке Си неправильное обращение с памятью является наиболее распространенной ошибкой программистов, причем не только новички, но и профессионалы нередко допускают ошибки подобного типа. Для языка Си – это один из самых больных вопросов и больших недостатков. Ошибки в алгоритме связаны с неправильным проектированием программы или же с изначально неправильно заложенной бизнес-логикой и функциональными требованиями. Пользователь ждет от программы то, что изначально от нее не требовалось. Ошибки во время выполнения – наиболее часто встречаемый тип ошибок, и, как правило, устранение таких ошибок не представляется чересчур сложной задачей. Ошибки логики взаимосвязанных СGI -программ Ошибки данного типа лежат во взаимосвязанных CGI-прoграммах. Рассмотрим в качестве примера тестовую систему. При сдаче теста в цикле работают два скрипта. Первый показывает вопрос, а второй проверяет правильность ответа. Если в тесте 10 вопросов, то эти CGI-скрипты вызываются парно в цикле 10 раз. Но что будет, если пользователь нажмет кнопку «Обновить» в браузере? Скрипт, который показывает вопрос, вызовется повторно. Что будет при разрыве модемного соединения? Отладка в таких системах значительно сложнее, так как вам придется наблюдать за выполнением ряда Ошибки многопользовательского доступа Ошибки многопользовательских систем связаны с неправильным разграничением доступа к совместным ресурсам. Помимо фактов данных, записей в таблицах баз данных, общим ресурсов является генератор случайных чисел. На эти грабли нам пришлось наступить. Обязательно генерируйте случайные числа не только на основе времени, но и па основе уникального идентификатора процесса. В противном случае при выполнении в один и тот же момент времени двух копий одной CGI-программы вы получите одинаковые результаты для двух пользователей. Ошибки многопользовательского доступа сложны тем, что могут не проявлять себя очень долго, до тех пор, пока в один и тот же момент времени системой ни будет запушено несколько копий одной CGI-программы. Невоспроизводимые ошибки Невоспроизводимые ошибки представляют собой наиболее сложный тип ошибок. Например, в високосном году 29 февраля ваша система вдруг начала давать сбои, которые сами собой исчезают в не високосном году. Но бывают ошибки, которые мистическим образом появляются и исчезают. В той же тестовой системе была непонятная ошибка, которая проявлялась 1 раз на несколько сот случаев. Непонятным образом некоторые студенты после сдачи теста получали не результаты, а сбой системы. На исправление этой ошибки ушло два рабочих дня. Оказалось, что проблема в скрипте на JavaScript, который отправлял данные HTML-формы на сервер после истечения допустимого времени ответа на вопрос. Проблема в том, что если время подходило к концу и пользователь нажимал кнопку «Ответить», а в это же время уже начала работать функция JavaScript form.submit(), то отправка данных HTML-формы происходила дважды, т. е. скрипт проверки правильности ответа вызывался 2 раза. А это за собой тянуло ошибку во взаимосвязанных CGI-скриптах, и внешнее проявление сбоя системы мы наблюдали уже при подсчете результатов, а не непосредственно сразу после двойной отправки HTML-формы. Сам код JavaScript был написан верно, и с теоретической точки зрения даже если пользователь нажимает кнопку «Отправить» в последнюю секунду, HTML-форма должна была отправляться только 1 раз. Но на практике все оказалось совсем по-другому. На самом деле ничего мистического нет, или, как говорится, чудес на свете не бывает. Просто невозможно воспроизвести условия, в которых наблюдалась невоспроизводимая ошибка. Надо искать в программе случайности: одновременный доступ к одному ресурсу, генератор случайных чисел, неинициализированные переменные, некорректная работа с памятью или преобразование типов, которые могут проявлять себя не каждый раз. Ошибки инструментария и других компонентов системы Ошибки самою компилятора или интерпретатора очень редки, но и такие бывают. После классификации ошибок давайте рассмотрим методы их поиска. В первую очередь, один простой и, казалось бы, очевидный совет: «надо думать, анализировать, почему программа не работает так, как было задумано, что надо в ней исправить». Никакой самый навороченный отладчик за вас ошибку не найдет. Никакая самая лучшая методика не найдет и не ускорит поиск ошибки, если вы не «включите» мозги по полной программе и не сосредоточитесь целиком и полностью на поимке ошибки. Итак, допустим, вами, пользователем или тестирующим, было зафиксировано некорректное поведение программы. Что делать? Ниже перечислены методы в порядке их приоритетности, которые используют многие программисты. Локализация ошибки. Программа – эти черный ящик, который что-то принимает на вход и выдает что-то на выходе. Первое, что вам необходимо сделать, — понять, где именно в этом черном ящике происходит сбой. Для этого уменьшайте количество параметров, передаваемых на вход программы. Добейтесь двух малоразличимых наборов входных параметров, чтобы при одном из них программа работала, а при другом нет. Отключение ненужных модулей программы. Закомментируйте все лишнее. Тем самым вы упростите нашу программу. Имеет смысл комментировать отдельные куски программы до тех пор, пока ошибка не исчезнет. Использование отладчика. Возможности современных отладчиков перечислены ниже: точки останова на конкретных строчках кода; остановка на n-й итерации цикла; остановка при изменении переменных; остановка при присваивании конкретного значения; прохождение кода строчка за строчкой; . откат по программе (далеко не все); исследование всех данных в программе, включая типы, оп- присваивание новых значений переменным; продолжение исполнения программы; многоязыковая отладка (язык1, язык2, ассемблер...); Контрольные вопросы Какие виды ошибок существуют? Каковы критерии выбора тестов? Дайте кратную характеристику каждому критерию выбора теста. Опишите последовательность разработки тестов. Что входит в понятие надежности ПО? 5 Коллективная разработка программного обеспечения Из-за больших объемов проектов разработка программного обеспечения ведется коллективом специалистов. Работая в коллективе, отдельные специалисты должны взаимодействовать яруг с другом, обеспечивая целостность проекта, что при отсутствии удовлетворительных средств описания поведения сложных систем, упоминавшемся выше, достаточно сложно. Причем чем больше коллектив разработчиков, тем сложнее организовать процесс работы. Пакеты прикладных программ Для визуализации, специфицирования, конструирования и документирования программных систем необходимо рассматривать их с различных точек зрения. Рассмотрим наиболее применяемые пакеты прикладных программ для коллективной разработки программного обеспечения. 5.1 Система контроля версий Microsoft Visual SourceSafe Microsoft Visual SourceSafe (Visual SourceSafe, VSS) – программный продукт компании Майкрософт, файл-серверная система управления версиями, предназначенная для небольших команд разработчиков. VSS позволяет хранить в общем хранилище файлы, разделяемые несколькими пользователями, для каждого файла хранится история версий. VSS входит в состав пакета Microsoft Visual Studio и интегрирован с продуктами этого пакета. Доступен только для платформы Windows. Версию для Unix поддерживает компания MainSoft. Visual SourceSafe нацелен на индивидуальных разработчиков либо небольшие команды разработчиков. Там, где VSS недостаточно, ему на замену предлагается новый продукт Майкрософт — Visual Studio Team Foundation Server входящий в состав Visual Sludio Team System. 5.2 Система контроля версий Subversion Subversion – свободно распространяемая система управления версиями с открытым кодом. Subversion разработана специально для замены CVS, самой распространенной открытой системы управления версиями. Она обладает всеми основными функциями CVS (хотя некоторые из них выполняет другими способами) и лишена ряда се недостатков. Subversion часто называют «svn» – по названию клиентской программы, входящей в ее дистрибутив. Subversion – централизованная система. Данные хранятся в едином хранилище. При сохранении новых версий используется дельта-компрессия, т. е. система находит отличия новой версии от предыдущей и записывает только их, избегая ненужного дублирования данных. Хранилище может располагаться на локальном диске или на сетевом сервере. К локальному хранилищу клиент Subversion обращается непосредственно. Для доступа к удаленному серверу может использоваться собственный сетевой протокол или стандартный протокол WebDAV, поддерживаемый с помощью специального модули для веб-сервера Apache. Клиенты копируют файлы из хранилища, создавая локальные рабочие копии, затем модифицируют их и публикуют изменения в хранилище. Несколько клиентов могут одновременно обращаться к хранилищу. При использовании доступа с помощью WebDAV опционально поддерживается прозрачное управление версиями — если любой клиент WebDAV открывает для записи и затем сохраняет файл, хранящийся на сетевом ресурсе, автоматически создается новая версия. TortoiseSVN – это бесплатный Windows-клиент с открытыми исходным кодом для системы управления версиями Apache™ Subversion®. То есть TortoiseSVN управляет файлами и директориями во времени. Файлы хранятся в центральном хранилище. Хранилище больше похоже на обычный файловый сервер, кроме того он запоминает каждое изменение когда-либо сделанное в ваших файлах и директориях. Это позволяет вам восстановить старые версии ваших файлов и проверить историю изменений – как, когда и кто изменял ваши данные. Вот почему многие думают о Subversion, и вообще о системах управления версиями, как о своего рода «машине времени». Некоторые системы контроля версий являются также и системами управления конфигурацией программ (software configuration management - SCM). Такие системы специально созданы для управления деревьями исходного кода, и имеют множество возможностей, специфичных для разработки программ, таких как непосредственное понимание языков программирования, или предоставление инструментов для сборки программ. Однако Subversion не является такой системой, она является системой общего назначения, которая может быть использована для управления любым набором файлов, включая и исходные коды программ. Возможности TortoiseSVN Что делает TortoiseSVN таким хорошим клиентом Subversion? Вот краткий список возможностей: Интеграция с оболочкой TortoiseSVN интегрируется непосредственно в оболочку Windows (т.е. в Проводник). Это значит, что вы можете работать с уже знакомыми инструментами, и вам не надо переключаться на другое приложение каждый раз, когда вам необходимы функции для управления версиями! И вам даже не обязательно использовать именно Проводник. Контекстные меню TortoiseSVN работают во многих других файловых менеджерах, и в диалогах для открытия файлов, используемых в большинстве стандартных Windows-приложений. Однако вы должны учитывать, что TortoiseSVN изначально разработан как расширение для Проводника Windows, и, возможно, в других приложениях интеграция будет не полной, например, могут не отображаться пометки на значках. Пометки на значках Статус каждого версированного файла и папки отображается при помощи маленькой пометки поверх основного значка. Таким образом, вы сразу можете видеть состояние вашей рабочей копии. Графический интерфейс пользователя При просмотре списка изменений файла или папки вы можете кликнуть на ревизию, чтобы увидеть комментарии для этой фиксации. Также доступен список измененных файлов - всего лишь сделайте двойной клик на файле, чтобы увидеть, какие конкретно изменений были внесены. Диалог фиксации это список, в котором перечислены все файлы и папки, которые будут включены в фиксацию. У каждого элемента списка имеется флажок, чтобы вы могли выбрать именно то, что вы хотите включить в фиксацию. Неверсированные файлы также могут быть представлены в этом списке, чтобы вы не забыли добавить в фиксацию новый файл или папку. Простой доступ к командам Subversion Все команды Subversion доступны из контекстного меню Проводника. TortoiseSVN добавляет туда собственное подменю. Поскольку TortoiseSVN является клиентом Subversion, мы хотели бы показать и некоторые из возможностей самой Subversion: Версирование папок CVS отслеживает только историю отдельных файлов, тогда как Subversion реализует «виртуальную» версионную файловую систему, которая отслеживает изменения в целых деревьях папок во времени. Файлы и папки являются версированными. В результате, есть команды переместить и копировать, реально выполняемые на стороне клиента и работающие непосредственно с файлами и папками. Атомарные фиксации Фиксация сохраняется в хранилище либо полностью, либо не сохраняется вообще. Это позволяет разработчикам фиксировать изменения, собранные в логически связанные части. Версированные метаданные Каждый файл и папка имеет прикреплённый невидимый набор «свойств». Вы можете создавать и сохранять произвольные пары ключ/значение для собственных нужд. Свойства тоже версируются во времени, как и содержимое файла. Возможность выбора сетевого уровня В Subversion есть абстрагируемое понятие доступа к хранилищу, которое упрощает реализацию новых сетевых механизмов. «Усовершенствованный» сетевой сервер Subversion является модулем для веб-сервера Apache, который использует для взаимодействия диалект HTTP под названием WebDAV/DeltaV. Это даёт Subversion большие преимущества в стабильности и совместимости, и предоставляет различные ключевые возможности без дополнительных затрат: проверка личности (аутентификация), проверка прав доступа (авторизация), сжатие потока данных при передаче, просмотр хранилища. Также доступна меньшая, автономная версия сервера Subversion, взаимодействующая по собственному протоколу, который легко может быть туннелирован через ssh. Единый способ обработки данных Subversion получает различия между файлами при помощи бинарного разностного алгоритма, который работает одинаково как с текстовыми (читаемыми человеком), так и с бинарными (не читаемыми человеком) файлами. Оба типа файлов содержатся в хранилище в сжатом виде, а различия передаются по сети в обоих направлениях. Эффективные ветки и метки Стоимость создания веток и меток не обязательно должна быть пропорциональна размеру проекта. Subversion создаёт ветки и метки, просто копируя проект с использованием механизма, похожего на жёсткие ссылки в файловых системах. Благодаря этому, операции по созданию веток и меток происходят за одинаковое, очень малое время и занимают очень мало места в хранилище. Контрольные вопросы Что такое коллективная разработка ПО? Что такое система контроля версий? Расскажите об основных особенностях известных вам системах контроля версий. |