Отладка-это процесс локализации и исправления ошибок, обнаруженных при тестировании программного обеспечения. Локализацией называют процесс определения оператора программы, выполнение которого вызвало нарушение нормального вычислительного процесса. До исправления ошибки необходимо определить ее причину, т. е. определить оператор или фрагмент, содержащие ошибку. Причины ошибок могут быть как очевидны, так и очень глубоко скрыты.
В целом сложность отладки обусловлена следующими причинами:
• требует от программиста глубоких знаний специфики управления используемыми техническими средствами, операционной системы, среды и языка программирования, реализуемых процессов, природы и специфики различных ошибок, методик отладки и соответствующих программных средств;
• психологически дискомфортна, так как необходимо искать собственные ошибки и, как правило, в условиях ограниченного времени;
• возможно взаимовлияние ошибок в разных частях программы, например, за счет затирания области памяти одного модуля другим из-за ошибок адресации;
Неделя 1: 7 Ошибки компиляции
• отсутствуют четко сформулированные методики отладки.
В соответствии с этапом обработки, на котором проявляются ошибки, различаю:
• синтаксические ошибки — ошибки, фиксируемые компилятором (транслятором, интерпретатором) при выполнении синтаксического и частично семантического анализа программы;
•ошибки компоновки — ошибки, обнаруженные компоновщиком (редактором связей) при объединении модулей программы;
•ошибки выполнения — ошибки, обнаруженные операционной системой, аппаратными средствами или пользователем при выполнении программы.
Синтаксические ошибки. Синтаксические ошибки относят к группе самых простых, так как синтаксис языка, как правило, строго формализован, и ошибки сопровождаются развернутым комментарием с указанием ее местоположения. Определение причин таких ошибок, как правило, труда не составляет, и даже при нечетком знании правил языка за несколько прогонов удается удалить все ошибки данного типа.
Следует иметь в виду, что чем лучше формализованы правила синтаксиса языка, тем больше ошибок из общего количества может обнаружить компилятор и, соответственно, меньше ошибок будет обнаруживаться на следующих этапах. В связи с этим говорят о языках программирования с защищенным синтаксисом и с незащищенным синтаксисом. К первым, безусловно, можно отнести Pascal, имеющий очень простой и четко определенный синтаксис, хорошо проверяемый при компиляции программы, ко вторым — Си со всеми его модификациями. Чего стоит хотя бы возможность выполнения присваивания в условном операторе в Си, например: if (c = n) x = 0; /* в данном случае не проверятся равенство с и n, а выполняется присваивание с значения n, после чего результат операции сравнивается с нулем, если программист хотел выполнить не присваивание, а сравнение, то эта ошибка будет обнаружена только на этапе выполнения при получении результатов, отличающихся от ожидаемых */
Ошибки компоновки. Ошибки компоновки, как следует из названия, связаны с проблемами,
Ошибки и предупреждения при компиляции на Си
обнаруженными при разрешении внешних ссылок. Например, предусмотрено обращение к подпрограмме другого модуля, а при объединении модулей данная подпрограмма не найдена или не стыкуются списки параметров. В большинстве случаев ошибки такого рода также удается быстро локализовать и устранить.
Ошибки выполнения. К самой непредсказуемой группе относятся ошибки выполнения. Прежде всего они могут иметь разную природу, и соответственно по-разному проявляться. Часть ошибок обнаруживается и документируется операционной системой. Выделяют четыре способа проявления таких ошибок:
• появление сообщения об ошибке, зафиксированной схемами контроля выполнения машинных команд, например, переполнении разрядной сетки, ситуации «деление на ноль», нарушении адресации и т. п.;
• появление сообщения об ошибке, обнаруженной операционной системой, например, нарушении защиты памяти, попытке записи на устройства, защищенные от записи, отсутствии файла с заданным именем и т. п.;
• «зависание» компьютера, как простое, когда удается завершить программу без перезагрузки операционной системы, так и «тяжелое», когда для продолжения работы необходима перезагрузка;
• несовпадение полученных результатов с ожидаемыми.
Причины ошибок выполнения очень разнообразны, а потому и локализация может оказаться крайне сложной. Все возможные причины ошибок можно разделить на следующие группы:
• неверное определение исходных данных,
• накопление погрешностей результатов вычислений.
Неверное определение исходных данных происходит, если возникают любые ошибки при выполнении операций ввода-вывода: ошибки передачи, ошибки преобразования, ошибки перезаписи и ошибки данных. Причем использование специальных технических средств и программирование с защитой от ошибок позволяет обнаружить и предотвратить только часть этих ошибок, о чем безусловно не следует забывать.
Логические ошибки имеют разную природу. Так они могут следовать из ошибок, допущенных при проектировании, например, при выборе методов, разработке алгоритмов или определении структуры классов, а могут быть непосредственно внесены при кодировании модуля.
К последней группе относят:
• ошибки некорректного использования переменных, например, неудачный выбор типов данных, использование переменных до их инициализации, использование индексов, выходящих за границы определения массивов, нарушения соответствия типов данных при использовании явного или неявного переопределения типа данных, расположенных в памяти при использовании нетипизированных переменных, открытых массивов, объединений, динамической памяти, адресной арифметики и т. п.;
• ошибки вычислений, например, некорректные вычисления над неарифметическими переменными, некорректное использование целочисленной арифметики, некорректное преобразование типов данных в процессе вычислений, ошибки, связанные с незнанием приоритетов выполнения операций для арифметических и логических выражений, и т. п.;
•ошибки межмодульного интерфейса, например, игнорирование системных соглашений, нарушение типов и последовательности при передачи параметров, несоблюдение единства единиц измерения формальных и фактических параметров, нарушение области действия локальных и глобальных переменных;
• другие ошибки кодирования, например, неправильная реализация логики программы при кодировании, игнорирование особенностей или ограничений конкретного языка программирования.
Накопление погрешностей результатов числовых вычислений возникает, например, при некорректном отбрасывании дробных цифр чисел, некорректном использовании приближенных методов вычислений, игнорировании ограничения разрядной сетки представления вещественных чисел в ЭВМ и т. п.
Все указанные выше причины возникновения ошибок следует иметь в виду в процессе отладки. Кроме того, сложность отладки увеличивается также вследствие влияния следующих факторов:
• опосредованного проявления ошибок;
• возможности взаимовлияния ошибок;
• возможности получения внешне одинаковых проявлений разных ошибок;
• отсутствия повторяемости проявлений некоторых ошибок от запуска к запуску – так называемые стохастические ошибки;
• возможности устранения внешних проявлений ошибок в исследуемой ситуации при внесении некоторых изменений в программу, например, при включении в программу диагностических фрагментов может аннулироваться или измениться внешнее проявление ошибок;
• написания отдельных частей программы разными программистами.
Источник: studfile.net
# Обработка ошибок и проектирование компилятора
Задача по обработке ошибок (Error Handling) включает в себя: обнаружение ошибок, сообщения об ошибках пользователю, создание стратегии восстановления и реализации обработки ошибок. Кроме того система обработки ошибок должна работать быстро.
# Типы источников ошибок
Источники ошибок делятся на два типа: ошибки времени выполнения (run-time error) и ошибки времени компиляции (compile-time error).
Ошибки времени выполнения возникают когда программа запущена. Обычно они связаны с неверными входными данными. Примеры таких ошибок: недостаток памяти, конфликт с другим приложением, логические ошибки. Логическая ошибка означает что запуск программы не приводит к ожидаемому результату. Логические ошибки лучше всего обрабатывать тщательным тестированием и отладкой программы.
Ошибки времени компиляции возникают во время компиляции, до запуска программы. Примеры таких ошибок: синтаксическая ошибка или отсутствие файла с кодом на который есть ссылка.
# Типы ошибок времени компиляции
Ошибки компиляции разделяются на:
- Лексические (Lexical): включают в себя опечатки идентификаторов, ключевых слов и операторов
- Синтаксические (Syntactical): пропущенная точка с запятой или незакрытая скобка
- Семантические (Semantical): несовместимое значение при присвоении или несовпадение типов между оператором и операндом
- Логические (Logical): недостижимый код, бесконечный цикл
Парсер, обрабатывая текст, пытается как можно раньше обнаружить ошибку. В современных средах разработки синтаксические ошибки отображаются прямо в редакторе кода, предотвращая последующий неверный ввод. Обнажение ошибки происходит когда введённый префикс не совпадает с префиксами строк верными в выбранном языке программирования. Например префикс for(;) может привести к сообщению об ошибке, так как обычно внутри for должно быть две точки с запятой.
# Восстановление после ошибок
Базовое требование к компилятору — прервать компиляцию и выдать сообщение при появлении ошибки. Кроме этого есть несколько методов восстановления после ошибки.
Panic mode recovery
Это самый простой способ восстановления после ошибок и он предотвращает бесконечные циклы в компиляторе при попытках исправить ошибку. Парсер отклоняет следующие за ошибкой символы до того как будет обнаружен специальный символ (например, разделитель команд, точка с запятой). Такой подход адекватен если низкая вероятность нескольких ошибок в одной конструкции.
Пример: рассмотрим выражение с ошибкой (1 + + 2) + 3 . При обнаружении второго + пропускаются все символы до следующего числа.
Phase level recovery
Производится локальное изменение входного потока чтобы исправить ошибку.
Error productions
Разработчики компиляторов знают часто встречаемые ошибки. При появлении таких ошибок могут применяться расширения грамматики для их обработки. Например: написание 5x вместо 5*x .
Global correction
Производится как можно меньше изменений чтобы преобразовать код с ошибкой в корректный код. Эту стратегию дорого реализовывать.
Источник: way23.ru
Часто встречающиеся ошибки стадии компиляции
Очень часто начинающие программисты впадают в суеверный ужас, когда видят, что компилятор нашел в тексте программы ошибку, но не понимают, в чем она заключается.
А если помножить этот факт на незнание английского языка («чего там ему не нравится. ») и слабое владение синтаксисом C++ («хм, а может, тут нужна точка с запятой…»), то проблема принимает масштаб катастрофы.
Тот факт, что компилятор в силу своих ограниченных возможностей изо всех сил старается объяснить, что конкретно неверно, не спасает ситуацию. Как быть, если гуглить неохота, а спросить не у кого?
В этом посте на правах копипаста с последующим переводом, дополнениями и исправлениями приведу описание наиболее распространенных сообщений об ошибках и предупреждений компилятора. Неприятность кроется в том факте, что разные компиляторы ругаются на одинаковые ошибки по-разному, а некоторые даже не замечают то, что другие принимают за ошибку. Все зависит от совести разработчиков компилятора, даты его выпуска, и др.
В качестве компилятора возьмем g++, который, в частности, может использоваться в среде Code::Blocks. Версия gcc (куда входит g++) для ОС Windows зовется MinGW. По ходу я буду давать аналоги ошибок из лексикона русскоязычной Microsoft Visual C++.
Итак, частые ошибки:
undeclared identifier
doy.cpp: In function ‘int main()’:
doy.cpp:25: ‘DayOfYear’ undeclared (first use this function)
doy.cpp:25: (Each undeclared identifier is reported only once for each function it appears in.)
doy.cpp:25: parse error before ‘;’ token
2) Смысл
Использован идентификатор DayOfYear , но компилятор не нашел его объявления. Он не знает, что такое DayOfYear .
- Вы забыли включить какой-то заголовочный файл ( #include. )
- Вы где-то ошиблись в написании идентификатора (при объявлении или использовании)
- Вы вообще забыли, что эту переменную надо объявить
Попытавшись скомпилировать это в Microsoft Visual C++, вы увидите:
error C2065: DayOfYear: необъявленный идентификатор
cout undeclared
xyz.cpp: In function ‘int main()’:
xyz.cpp:6: ‘cout’ undeclared (first use this function)
xyz.cpp:6: (Each undeclared identifier is reported only once for each function it appears in.)
2) Смысл
Суперклассика. Без комментариев.
- Вы забыли включить
- Вы забыли написать using namespace std;
jump to case label
switch.cpp: In function ‘int main()’:
switch.cpp:14: jump to case label
switch.cpp:11: crosses initialization of ‘int y’
2) Смысл
Смысл туманен
3) Когда бывает
Вы попытались объявить и инициализировать переменную (объект, указатель и т.п.) в метке case оператора выбора switch. Правилами C++ это запрещено.
В Microsoft Visual C++ эта ошибка зовется
error C2360: пропуск инициализации ‘y’ из-за метки ‘case’
Выход: заключите операторы этого case’а в фигурные скобки <>.
multi-line string / unterminated string
using namespace std;
вызовет бурную реакцию компилятора:
string.cpp:7:12: warning: multi-line string literals are deprecated
string.cpp: In function ‘int main()’:
string.cpp:7: ‘so’ undeclared (first use this function)
string.cpp:7: (Each undeclared identifier is reported only once for each function it appears in.)
string.cpp:7: parse error before ‘Mary’
string.cpp:8:28: warning: multi-line string literals are deprecated
string.cpp:8:28: missing terminating » character
string.cpp:7:12: possible start of unterminated string literal
2) Смысл
Компилятор думает, что мы хотим создать строковую константу с содержащимся в ней переносом строки, что-то типа
что не поддерживается языком. Также делается предположение о том, что мы, возможно, забыли поставить кавычки в конце первой строки. Собственно, так оно и есть.
3) Когда бывает
Когда не соблюдается правильное количество и положение кавычек в строковых литералах. Надо быть внимательнее.
Microsoft Visual C++ со свойственной ему детской непосредственностью, отметит, что нельзя делать переносы в строках и возмутится, где точка с запятой:
error C2001: newline в константе
error C2146: синтаксическая ошибка: отсутствие «;» перед идентификатором «cout»
comparison between signed and unsigned integer expressions
xyz.cpp: In function ‘int main()’:
xyz.cpp:54: warning: comparison between signed and unsigned integer expressions
2) Смысл
Это — предупреждение компилятора, которое говорит о том, что мы пытаемся сравнить (==, и т.д.) целочисленное выражение (может принимать положительные, отрицательные значения и 0) и беззнаковое целочисленное выражение (может быть только положительным, либо 0).
3) Когда бывает
Собственно, тогда и бывает. Напомню, что тип int по умолчанию знаковый, а некоторые функции (например, vector::size() ) возвращают unsigned int .
К примеру, следующий на первый взгляд безобидный код вызовет описываемое предупреждение:
Следует помнить, что в памяти знаковые и беззнаковые типы имеют разные внутренние представления, поэтому надо быть чертовски осторожными с указателями.
В Microsoft Visual C++ предупреждение выглядит так:
suggest parentheses around assignment used as truth value
xyz.cpp: In function `int main()’:
xyz.cpp:54: warning: suggest parentheses around assignment used as truth value
2) Смысл
Тоже классика. Компилятор предполагает (и в 99% случаев прав), что вы по ошибке включили в скобки в качестве условия для if/while/for вместо условного выражения выражение присваивания.
P.S. Следует отметить, что кроме ошибок стадии компиляции встречаются (гораздо реже) ошибки препроцессора (например, если не найден заголовочный файл ), ошибки стадии компоновки (можно избежать, если научиться пользоваться средой программирования) и — самый гнусный тип ошибок! — ошибки стадии выполнения. Т.н. runtime error. С ними может справиться только голова программиста, вооруженная отладчиком.
Источник: cppstudy.wordpress.com