отладка приложения методы поиска ошибок в программе
Отладка приложения методы поиска ошибок в программе
Отладка, бывает двух видов:
Как бы тщательно мы ни писали, отладка почти всегда занимает больше времени, чем программирование.
2. Локализация ошибок
В процессе поиска ошибки мы обычно выполняем одни и те же действия:
прогоняем программу и получаем результаты;
сверяем результаты с эталонными и анализируем несоответствие;
выявляем наличие ошибки, выдвигаем гипотезу о ее характере и месте в программе;
проверяем текст программы, исправляем ошибку, если мы нашли ее правильно.
Способы обнаружения ошибки:
Оба способа по-своему удобны и обычно используются совместно.
3. Принципы отладки
Использование дампа (распечатки) памяти.
Получать информацию о выполнении каждого оператора тоже небезынтересно. Но здесь мы снова сталкиваемся со слишком большими объемами информации. Кроме того, мы здорово захламляем программу добавочными операторами, получая малочитабельный текст, да еще рискуем внести десяток новых ошибок.
С точки зрения «правильного» программирования силовые методы плохи тем, что не поощряют анализ задачи.
Суммируя свойства силовых методов, получаем практические советы :
использовать трассировку и отслеживание значений переменных для небольших проектов, отдельных подпрограмм;
оставить дамп памяти на самый крайний случай.
Выдвигаем гипотезу, которая может объяснить ошибку, пусть и не полностью. Затем при помощи тестов эта гипотеза проверяется и доказывается.
Обратное движение по алгоритму.
Отладка начинается там, где впервые встретился неправильный результат. Затем работа программы прослеживается (мысленно или при помощи тестов) в обратном порядке, пока не будет обнаружено место возможной ошибки.
Что такое отладка?
Отладчик Visual Studio — очень эффективное средство. Прежде чем приступать к его использованию, следует ознакомиться с базовыми терминами, такими как отладчик, отладка и режим отладки. Когда позднее мы будем вести речь о поиске и устранении ошибок, мы будем иметь в виду то же самое.
Отладчик и отладка
Термин отладка может иметь разные значения, но в первую очередь он означает устранение ошибок в коде. Делается это по-разному. Например, отладка может выполняться путем проверки кода на наличие опечаток или с помощью анализатора кода. Код можно отлаживать с помощью профилировщика производительности. Кроме того, отладка может производиться посредством отладчика.
Отладчик — это узкоспециализированное средство разработки, которое присоединяется к работающему приложению и позволяет проверять код. В документации по отладке для Visual Studio именно это обычно подразумевается под отладкой.
Режим отладки и выполнение приложения
При первом запуске приложения в Visual Studio его можно запустить, нажав кнопку с зеленой стрелкой 
на панели инструментов (или клавишу F5). По умолчанию в раскрывающемся списке слева отображается элемент Отладка. Если вы не имеете опыта работы с Visual Studio, может показаться, что отладка приложения — это практически то же самое, что его запуск. На самом деле эти задачи хоть и связаны, но коренным образом различаются.
Значение Отладка соответствует конфигурации отладки. Когда вы запускаете приложение (нажимая зеленую стрелку или клавишу F5) в конфигурации отладки, оно запускается в режиме отладки. Это означает, что приложение запускается с присоединенным отладчиком. В результате вы получаете полный набор функций отладки, которые можно использовать для поиска ошибок в приложении.
Если у вас открыт проект, выберите в раскрывающемся списке Отладка элемент Выпуск.
При выборе этого параметра конфигурация отладки для проекта меняется на конфигурацию выпуска. Проекты Visual Studio имеют отдельные конфигурации выпуска и отладки для вашей программы. Производится построение отладочной версии для отладки и версии выпуска для окончательного выпуска программы. Сборка выпуска оптимизирована для обеспечения максимальной производительности, а отладочная сборка лучше подходит для отладки.
Когда следует использовать отладчик
Отладчик — важнейший инструмент для поиска и устранения ошибок в приложениях. Однако большое значение имеет контекст. Важно использовать все средства, имеющиеся в вашем распоряжении, чтобы быстро устранять ошибки. Зачастую лучшим «средством» являются правильные методики написания кода. Зная, когда лучше использовать отладчик, а когда — другие средства, вы также сможете более эффективно использовать отладчик.
Следующие шаги
Из этой статьи вы узнали общие принципы отладки приложений. Теперь вы можете приступить к знакомству с процессом отладки в Visual Studio и написанию кода с меньшим количеством ошибок. В следующих статьях приводятся примеры кода на C#, но основные понятия применимы ко всем языкам, поддерживаемым средой Visual Studio.
Отладка программы: 3 типа ошибок
Отладка программы призвана выискивать «вредителей» кода и устранять их. За это отвечают отладчик и журналирование для вывода сведений о программе.
Часть 3 – Отладка программы
В предыдущей части мы рассмотрели исходный код и его составляющие.
После того, как вы начнете проверять фрагменты кода или попытаетесь решить связанные с ним проблемы, вы очень скоро поймете, что существуют моменты, когда программа крашится, прерывается и прекращает работу.
Это часто вызвано ошибками, известными как дефекты или исключительные ситуации во время выполнения. Акт обнаружения и удаления ошибок из нашего кода – это отладка программы. Вы лучше разберетесь в отладке на практике, используя ее как можно чаще. Мы не только отлаживаем собственный код, но и порой дебажим написанное другими программистами.
Для начала необходимо рассортировать общие ошибки, которые могут возникнуть в исходном коде.
Синтаксические ошибки
Эти эрроры не позволяют скомпилировать исходный код на компилируемых языках программирования. Они обнаруживаются во время компиляции или интерпретации исходного кода. Они также могут быть легко обнаружены статическими анализаторами (линтами). Подробнее о линтах мы узнаем немного позже.
Синтаксические ошибки в основном вызваны нарушением ожидаемой формы или структуры языка, на котором пишется программа. Как пример, это может быть отсутствующая закрывающая скобка в уравнении.
Семантические ошибки
Отладка программы может потребоваться и по причине семантических ошибок, также известных как логические. Они являются наиболее сложными из всех, потому что не могут быть легко обнаружены. Признак того, что существует семантическая ошибка, – это когда программа запускается, отрабатывает, но не дает желаемого результата.
Рассмотрим данный пример:
По порядку приоритета, называемому старшинством операции, с учетом математических правил мы ожидаем, что сначала будет оценена часть умножения, и окончательный результат будет равен 33. Если программист хотел, чтобы сначала происходило добавление двух чисел, следовало поступить иначе. Для этого используются круглые скобки, которые отвечают за смещение приоритетов в математической формуле. Исправленный пример должен выглядеть так:
3 + 5, заключенные в скобки, дадут желаемый результат, а именно 48.
Ошибки в процессе выполнения
Как и семантические, ошибки во время выполнения никогда не обнаруживаются при компиляции. В отличие от семантических ошибок, эти прерывают программу и препятствуют ее дальнейшему выполнению. Они обычно вызваны неожиданным результатом некоторых вычислений в исходном коде.
Вот хороший пример:
Фрагмент кода выше будет скомпилирован успешно, но input 25 приведет к ZeroDivisionError. Это ошибка во время выполнения. Другим популярным примером является StackOverflowError или IndexOutofBoundError. Важно то, что вы идентифицируете эти ошибки и узнаете, как с ними бороться.
Существуют ошибки, связанные с тем, как ваш исходный код использует память и пространство на платформе или в среде, в которой он запущен. Они также являются ошибками во время выполнения. Такие ошибки, как OutOfMemoryErrorand и HeapError обычно вызваны тем, что ваш исходный код использует слишком много ресурсов. Хорошее знание алгоритмов поможет написать код, который лучше использует ресурсы. В этом и заключается отладка программы.
Процесс перезаписи кода для повышения производительности называется оптимизацией. Менее популярное наименование процесса – рефакторинг. Поскольку вы тратите больше времени на кодинг, то должны иметь это в виду.
Отладка программы
Вот несколько советов о том, как правильно выполнять отладку:
Двигаемся дальше
Поздравляем! Слово «ошибка» уже привычно для вас, равно как и «отладка программы». В качестве новичка вы можете изучать кодинг по книгам, онлайн-урокам или видео. И даже чужой код вам теперь не страшен 🙂
В процессе кодинга измените что-нибудь, чтобы понять, как он работает. Но будьте уверены в том, что сами написали.
Викторина
Ответы на вопросы
2. Синтаксическая ошибка: Отсутствует стартовая кавычка в первой строке.
Методы и средства отладки, помогающие писать более качественный код
Устранение ошибок в коде может быть трудоемкой и иногда неприятной задачей. Чтобы научиться эффективно выполнять отладку, требуется время, но эффективная интегрированная среда разработки, такая как Visual Studio, может сделать вашу работу гораздо проще. Интегрированная среда разработки позволяет быстрее исправлять ошибки и выполнять отладку кода, а также может помочь в написании боле качественного кода с меньшим количеством ошибок. Целью этой статьи является формирование комплексного представления о процессе исправления ошибок, благодаря чему вы узнаете, когда следует использовать анализатор кода, когда — отладчик, как исправить исключения и как писать код, руководствуясь его предназначением. Если вы уже знакомы с использованием отладчика, см. статью Первое знакомство с отладчиком.
В этой статье мы поговорим об использовании интегрированной среды разработки для повышения продуктивности сеансов программирования. Мы затронем несколько задач, таких как:
Подготовка кода к отладке с помощью анализатора кода интегрированной среды разработки
Исправление исключений (ошибки времени выполнения)
Минимизация ошибок путем написания кода с учетом его предназначения (с помощью оператора assert)
Аспекты использования отладчика
В качестве демонстрации к этим задачам мы рассмотрим несколько наиболее распространенных типов ошибок, которые возникают при попытке отладки приложений. Хотя пример кода написан на C#, указанные концепции в общем случае применимы к C++, Visual Basic, JavaScript и другим языкам, поддерживаемым Visual Studio (если не указано иное). На снимках экрана представлены примеры на C#.
Создание примера приложения с некоторыми ошибками
В следующем коде есть ошибки, которые можно исправить с помощью интегрированной среды разработки Visual Studio. Здесь представлено простое приложение, которое имитирует получение данных JSON из некоторой операции, десериализацию данных в объект и обновление простого списка с помощью новых данных.
Установите Visual Studio бесплатно со страницы скачиваемых материалов Visual Studio, если еще не сделали этого.
Запустите Visual Studio.
Visual Studio создаст консольный проект и откроет его в обозревателе решений (правая область).
Замените код по умолчанию в файле Program.cs проекта на пример кода ниже.
Ищите красные и зеленые волнистые линии!
Прежде чем пытаться запустить пример приложения и отладчик, проверьте код в редакторе кода на наличие красных и зеленых волнистых линий. Они представляют ошибки и предупреждения, определяемые анализатором кода интегрированной среды разработки. Красные волнистые линии обозначают ошибки времени компиляции, которые необходимо исправить, прежде чем можно будет запустить код. Зеленые волнистые линии обозначают предупреждения. Хотя часто приложение можно запустить без исправления предупреждений, они могут быть источником ошибок, а их устранение во многих случаях помогает сэкономить время и силы. Эти предупреждения и ошибки также можно просмотреть в окне Список ошибок, если вы предпочитаете представление списка.
В примере приложения вы увидите несколько красных волнистых линий, которые необходимо исправить, и одну зеленую, которую необходимо изучить. Ниже приведена первая ошибка.
Чтобы устранить эту ошибку, обратитесь к другой функции интегрированной среды разработки, представленной значком в виде лампочки.
Проверяйте лампочку!
Если щелкнуть этот элемент, Visual Studio добавит оператор using System.Text в начало файла Program.cs, а красная волнистая линия исчезнет. (Если вы не уверены, что именно делает предложенное исправление, выберите ссылку Просмотреть изменения справа перед его применением.)
Исправление оставшихся ошибок и предупреждений
В этом коде есть еще несколько волнистых линий. Здесь присутствует типичная ошибка преобразования типа. При наведении указателя мыши на волнистую линию видно, что код пытается преобразовать тип string в int, что не поддерживается, если не добавлен явный код для такого преобразования.
Чтобы устранить эту ошибку, измените член points класса User с такого:
Красные волнистые линии в редакторе кода исчезают.
Зеленая волнистая линия исчезает.
Исправление исключения
Когда вы устранили все ошибки, обозначенные красными волнистыми линиями, и разрешили или по меньшей мере изучили все предупреждения, обозначенные зелеными волнистыми линиями, все готово к запуску отладчика и приложения.
Нажмите клавишу F5 (Отладка > Начать отладку) или кнопку Начать отладку на панели инструментов отладки.
На этом этапе пример приложения выдает исключение SerializationException (ошибка времени выполнения). Это значит, что приложение не справляется с данными, которые пытается сериализовать. Так как приложение запущено в режиме отладки (подключен отладчик), помощник по исправлению ошибок отладчика переносит вас прямо к коду, выдавшему исключение, и выдает полезное сообщение об ошибке.
При возникновении исключения необходимо задать себе пару вопросов:
Является ли это исключение простой ошибкой, которую можно исправить? Или
Может ли это исключение возникнуть у пользователей?
В первом случае исправьте ошибку. (В примере приложения для этого нужно исправить неверные данные.) Во втором случае может потребоваться обработать исключение в коде, используя блок try/catch (мы рассмотрим другие возможные стратегии в следующем разделе). В примере приложения замените приведенный ниже код:
Блок try/catch подразумевает некоторое снижение производительности, поэтому их следует использовать только тогда, когда это действительно необходимо, то есть, когда (а) они могут возникнуть в окончательной версии приложения и (б) документация по методу указывает, что необходимо проверить наличие исключения (с предположением, что документация завершена). Во многих случаях можно соответствующим образом обработать исключение, чтобы пользователь никогда с ним не столкнулся.
Ниже приведено несколько важных советов по обработке исключений:
Для незнакомых функций, включаемых в приложение, особенно тех, которые взаимодействуют с внешними данными (например, с веб-запросом), изучите документацию, чтобы узнать, какие исключения может вызывать функция. Это может оказаться крайне важной информацией для правильной обработки ошибок и отладки приложения.
Уточнение предназначения кода с помощью оператора assert
Нажмите кнопку Перезапустить 
на панели инструментов отладки (CTRL + SHIFT + F5). Это приведет к перезапуску приложения за меньшее количество шагов. В окне консоли вы увидите приведенные ниже выходные данные.
Можно заметить, что с выходными данными что-то не так. Значения name и lastname для третьей записи пусты.
Добавив такие операторы assert в функции в процессе разработки, можно указать предназначение кода. В предыдущем примере мы указываем следующее:
Указав таким образом намерение, вы применяете необходимые требования. Это простой и удобный способ, который можно использовать для изучения ошибок во время разработки. (Операторы assert также используются в качестве главного элемента в модульных тестах.)
Нажмите кнопку Перезапустить на панели инструментов отладки (CTRL + SHIFT + F5).
Код assert активен только в отладочной сборке.
Для предыдущих операторов ваше намерение заключается в том, чтобы загрузить существующие данные ( db ) и извлечь новые данные ( users ) перед обновлением.
Приведенный выше код полезен, если необходимо указать следующее намерение: для обновления записи пользователя требуется новое значение точки больше нуля (0).
Проверка кода в отладчике
Итак, теперь, когда вы устранили все критические проблемы с примером приложения, можно двигаться дальше.
Мы рассмотрели помощник по исправлению ошибок отладчика, но отладчик является гораздо более функциональным инструментом, который позволяет совершать и другие действия, такие как пошаговое выполнение кода и изучение его переменных. Эти эффективные возможности полезны во многих сценариях, особенно в следующих случаях:
Вы пытаетесь изолировать ошибку времени выполнения в коде, но не можете сделать это с помощью описанных выше методов и средств.
Вы хотите проверить код, то есть следить за его выполнением, чтобы убедиться, что он работает надлежащим образом и совершает необходимые действия.
Следить за выполнением кода очень полезно. Так вы можете получить дополнительные сведения о коде и выявить ошибки до того, как проявляются их очевидные симптомы.
Дополнительные сведения об использовании функций отладчика см. в статье Отладка для начинающих.
Исправление проблем производительности
Ошибки другого типа включают неэффективный код, из-за которого приложение выполняется медленнее или использует слишком много памяти. Как правило, оптимизация производительности осуществляется на более позднем этапе разработки приложения. Однако столкнуться с проблемами производительности можно уже на ранних этапах (например, часть приложения может работать медленно), в результате чего вам может потребоваться протестировать приложение с помощью средств профилирования. Дополнительные сведения о средствах профилирования, таких как средство загрузки ЦП и анализатор памяти, см. в разделе Знакомство со средствами профилирования.
Следующие шаги
В этой статье вы узнали, как предотвращать и устранять многие распространенные ошибки в коде и когда использовать отладчик. Далее вы можете подробнее узнать об использовании отладчика Visual Studio для исправления ошибок.
Отладка приложений, обработка ошибок
8.1. Ошибки при создании программы
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
Давайте, для начала, рассмотрим способы поиска ошибок в процессе создания программ
8.3. Тестирование программ и поиск ошибок
Для проверки программы в реальных условиях попробуйте провести следующие эксперименты.
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.
8.4. Отладка программ в редакторе VBA
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).
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
Помимо режима Step Into существуют следующие режимы отладки, доступные в меню Debug.