Что такое Отладка

Отладка (debugging) — это один из ключевых этапов разработки программного обеспечения, цель которого — найти и устранить ошибки в программном коде. Этот процесс позволяет разработчикам создавать более стабильные, эффективные и безопасные приложения.

Отладка: основы

Отладка в программировании — это устранение ошибок в компьютерной программе, выявленных в ходе разработки, тестирования или эксплуатации. Ошибки (баги) могут проявляться в виде сбоев, некорректного выполнения функций или неправильного отображения данных. Отладка нужна, чтобы исправить эти недочеты и повысить устойчивость ПО. Основные термины, которые понадобятся начинающим программистам для работы:

• Отладка кода — работа с исходным текстом программы.
• Дебаг — разговорное обозначение процесса отладки.
• Отладчик (debugger) — это инструмент для поиска и исправления ошибок.

Чем отличается тестирование от отладки?

Хотя тестирование и отладка связаны между собой, они выполняют разные задачи.

• Тестирование выявляет наличие ошибок, но не устраняет их. Например, тестировщик может указать, что кнопка не работает, но не объясняет почему.
• Отладка сосредоточена на поиске причин ошибок и их устранении. Разработчик анализирует код, вносит изменения и проверяет результат.

Допустим, тестировщик обнаружил, что приложение перестает работать при загрузке изображения. Разработчик при помощи отладчика находит ошибку в обработке данных и исправляет ее. В идеале тестирование и отладка должны дополнять друг друга, создавая синергию, чтобы получить качественное ПО и оптимизированный процесс разработки.

Читайте также:

Что такое баг-репорт и как его оформить?

Этапы отладки

Устранение ошибок в компьютерной программе состоит из нескольких этапов:

1. Обнаружение бага. Это может быть ошибка, зафиксированная в ходе тестирования, или баг, найденный пользователем. Программисты часто используют логи и отчеты для анализа поведения приложения. 2. Локализация ошибки включает определение участка кода, который вызывает проблему. В этом помогает пошаговое выполнение программы с использованием отладчика, например GDB или встроенного дебаггера IDE.
3. Исправление, что может потребовать изменения логики программы, обработки данных или вызовов функций.
4. Тестирование результата позволяет убедиться, что исправление не привело к новым проблемам, проводится регресс-тестирование. Это позволяет проверить стабильность всей программы.

Методы отладки

Отладка может выполняться разными способами. Вот основные методы с кратким описанием их особенностей и применений:

• Метод ручной отладки. Разработчик запускает программу и проверяет ее работоспособность на различных этапах, вводя данные и получая результаты. Самый быстрый, но ненадежный метод.
• Метод индукции. Разработчик замечает некорректное поведение программы, анализирует его и формулирует гипотезу о причине ошибки. Например, если программа «падает» при обработке определенного типа данных (например, аудио), индуктивный подход позволяет предположить, что ошибка связана с этим форматом информации.
• Метод дедукции. Разработчик строит логическую цепочку для выявления проблемы, двигаясь от общего к частному. Например, если известно, что проблемный модуль отвечает за определенную функцию, проверка начинается с анализа этого модуля.
• Метод обратного прослеживания. Подразумевает анализ последовательности событий, которые привели к ошибке. Аналитика начинается с изучения точки сбоя ПО. Затем исследуют, какие операции или вызовы функций предшествовали проблеме.
• Шаг с заходом (Step Into). Метод Step Into используется для пошагового выполнения программы с заходом внутрь каждой вызываемой функции. Отладчик останавливается на каждой строке кода, включая строки в вызываемых функциях.
• Шаг с обходом (Step Over). Метод Step Over выполняет текущую строку кода, но пропускает внутренние вызовы функций, переходя сразу к следующей строке. Это удобно, если разработчик уверен, что внутренняя логика вызываемой функции работает корректно.
• Шаг с выходом (Step Out). Метод Step Out завершает выполнение текущей функции и возвращается в функцию, которая ее вызвала. Используется, чтобы выйти из текущей функции, если ошибки в ней не обнаружено, и так сэкономить время.

Сравнили все методы, выделив их ключевое преимущество и недостатки:

Метод	Область применения	Преимущества	Недостатки
Ручная отладка	Простые сценарии	Простота	Неэффективно для больших проектов
Индукция	Локализация проблем	Быстрая гипотеза	Возможны ошибки в выводах
Дедукция	Структурный анализ	Логичность, структурность	Трудоемко
Обратное прослеживание	Анализ точек сбоя	Точность	Времязатратно
Step Into	Изучение функций	Глубокий анализ логики	Медленно
Step Over	Проверка основного кода	Экономия времени	Не подсвечивает детали
Step Out	Завершение функций	Ускорение анализа	Пропускает детали

Инструменты отладки

Как и тестирование, отладка бывает ручная и автоматическая, с помощью отладчиков. Отладчики (debuggers) — это программы, которые помогают разработчикам находить и устранять ошибки. Обычно они создаются под язык программирования. Примеры популярных отладчиков:

• GDB: мощный инструмент для работы с языком C и C++.
• Visual Studio Debugger: отладчик для C#, C++ и других языков.
• PyCharm Debugger: интегрированный отладчик для Python.

Также полезно:

Тестирование кода на Python с PyTest: основные возможности и примеры

Функции отладчика

Отладчик — не универсальный инструмент для исправления ошибок кода, но он помогает находить и определять причину багов. Инструмент может выполнять следующие задачи:

• Пошаговое выполнение кода. Отладчик планомерно выполняет код, фиксируя результаты.
• Просмотр переменных и объектов. С помощью отладчика можно просмотреть эти значения, чтобы проверить их на ошибки.
• Остановка в нужных точках. Отладчик перестанет выполнять код в заданной точке, чтобы программист мог точнее определить местонахождение ошибки и качество заданного отрезка кода.
• Слежение за изменением стека вызовов (call stack). Отладчик показывает, какие функции вызваны в данный момент.
• Изменение значения переменных. Отладчик может изменять переменные для проверки гипотез и тестирования различных сценариев.

Заключение

Отладка — это важнейший этап разработки, который улучшает качество программного продукта. Используйте логирование, дебаггеры и автоматическое тестирование, чтобы облегчить этот процесс. Подробнее о том, как это делается, можно узнать из серии уроков для начинающих Хекслет.