Примечание
Языки программирования с компиляторами, такие как С, обладают возможностью поймать синтаксические ошибки в процессе компиляции, в то время как интерпретируемые языки, например язык командной оболочки Linux, могут обнаружить синтаксические ошибки только тогда, когда вы попытаетесь выполнить программу. Если проблема в коде обработки ошибки, нелегко будет выявить ее в ходе тестирования.
□ Попытайтесь выполнить основную часть программы на бумаге, этот процесс называют формальным прогоном. Для наиболее важных подпрограмм запишите значения на входе и вычислите шаг за шагом выходные значения. Для отладки совсем не обязательно всегда применять компьютер, иногда именно компьютер создает проблемы. Даже разработчики, пишущие библиотеки, компиляторы и операционные системы, делают ошибки! С другой стороны, не спешите винить во всем используемые программные средства; гораздо вероятнее, что ошибка закралась в вашу новую программу, а не в компилятор.
Общие методы отладки
Существует несколько разных подходов к отладке и тестированию типовой программы Linux. Обычно разработчик запускает программу и смотрит, что происходит. Если программа не работает, необходимо решить, что с ней делать. Можно изменить программу и попробовать снова (анализ программного кода, метод проб и ошибок), можно попытаться получить больше информации о том, что происходит внутри программы (оснащение контрольными средствами) или можно непосредственно проанализировать работу программы (контролируемое выполнение). Отладка включает в себя пять следующих этапов:
□ тестирование — поиск существующих изъянов или ошибок;
□ стабилизация — обеспечение повторяемости ошибок;
□ локализация — определение строки кода, отвечающей за ошибку;
□ корректировка — исправление программного кода;
□ проверка — подтверждение того, что исправление работает.
Программа с ошибками
Давайте рассмотрим пример программы, содержащей ошибки. Читая данную главу, вы будете пробовать отладить эту программу. Она написана во время разработки большой программной системы. Ее задача — протестировать единственную функцию
sort
, которая предназначена для реализации сортировки массива структур типа
item
методом "пузырька". Элементы сортируются по возрастанию поля
key
. Программа вызывает функцию
sort
для сортировки контрольного примера, чтобы протестировать функцию. В реальной жизни вы никогда не стали бы обращаться к этому конкретному алгоритму из-за его очень низкой эффективности. Мы же применяем его, потому что он короткий, относительно простой и его легко превратить в неправильный. На самом деле в стандартной библиотеке языка С есть функция с именем
qsort
, выполняющая эту задачу.
К сожалению, исходный код программы нелегко читается, в нем нет комментариев, и автор уже недоступен. Вам придется биться с ней самостоятельно, начиная с основной подпрограммы debug1.c.
/* 1 */ typedef struct {
/* 2 */ char *data;
/* 3 */ int key;
/* 4 */ } item;
/* 5 */
/* 6 */ item array[] = {
/* 7 */ {"bill", 3},
/* 8 */ {"neil", 4},
/* 9 */ {"john", 2},
/* 10 */ {"rick", 5},
/* 11 */ {"alex", 1},
/* 12 */ };
/* 13 */
/* 14 */ sort(a, n)
/* 15 */ item *a;
/* 16 */ {
/* 17 */ int i = 0, j = 0;
/* 18 */ int s = 1;
/* 19 */
/* 20 */ for(; i < n && s != 0; i++) {
/* 21 */ s = 0;
/* 22 */ for(j = 0; j < n; j++) {
/* 23 */ if(a[j].key > a[j + 1].key) {
/* 24 */ item t = a[j];
/* 25 */ a[j] = a[j+1];
/* 26 */ a[j+1] = t;
/* 27 */ s++;
/* 28 */ }
/* 29 */ }
/* 30 */ n--;
/* 31 */ }
/* 32 */ }
/* 33 */
/* 34 */ main()
/* 35 */ {
/* 36 */ sort(array,5);
/* 37 */ }
Теперь попытайтесь откомпилировать эту программу:
$ <b>сс -о debug1 debug1.с</b>
Она компилируется успешно без каких-либо сообщений об ошибках или предупреждений.
Прежде чем выполнять эту программу, вставьте фрагмент кода для вывода результата. В противном случае вы не будете знать, отработала ли программа. Вы добавите несколько дополнительных строк для отображения массива после сортировки. Назовите новую версию debug2.c.
/* 33 */ #include <stdio.h>
/* 34 */ main()
/* 35 */ {
/* 36 */ int i;
/* 37 */ sort(array, 5);
/* 38 */ for(i = 0; i < 5; i++)
/* 39 */ printf("array[3d] = (%s, %d)\n",
/* 40 */ i, array[i].data, array[i].key);
/* 41 */ }
Этот дополнительный код, строго говоря, не является частью, позже добавленной программистом. Мы заставили вас добавить его только для тестирования программы. Следует быть очень внимательным, чтобы не внести новых ошибок в ваш тестовый код. Теперь снова откомпилируйте программу и на этот раз выполните ее:
$ <b>cc -о debug2 debug2.с</b>
$ <b>./debug2</b>
Что произойдет, когда вы сделаете это, зависит от вашей версии Linux (или UNIX) и особенностей ее установки. В своих системах мы получили следующий результат:
array[0] = {john, 2}
array[1] = {alex, 1}
array[2] = {(null), -1}
array[3] = {bill, 3}
