Ошибки в программе которые обнаруживаются компилятором называются
Программирование – это процесс создания компьютерной программы, включающий в себя проектирование программы, использование алгоритмов, написание кода программы и так далее.
Код программы содержит инструкции, которые являются исполняемыми командами, выполняемыми машиной после преобразования кода компилятором.
Отладка – это процесс поиска и устранения ошибок в программе.
- Синтаксические ошибки.
- Runtime errors или ошибки времени выполнения.
- Логические ошибки.
Синтаксическая ошибка возникает, когда в коде программы допущена опечатка или есть несоответствие правилам используемого языка в языковой конструкции, имени переменной, функции и так далее. Ошибка определяется на этапе компиляции программы.
Логическую ошибку труднее всего определить, так как она может не проявляться при компиляции и во время выполнения программы, но при этом приводит к ее неправильному выполнению. Логическая ошибка может возникнуть как из-за неправильного применения алгоритма, так и из-за простого чтения/записи неправильной переменной.
Блок-схема – это графическое представление программы. Блок-схема помогает понять логику работы программы или ее части при проектировании.
Алгоритм – это конечный набор шагов, которые при следовании им решают какую-то задачу.
Поддержка программы – это процесс регулярного обновления программы для удовлетворения новых требований к оборудованию или программному обеспечению. Это процесс улучшения и обновления программы после ее установки.
Переменные – это именованные ячейки памяти, которые используются для хранения данных программы, результатов ее вычислений. Значение переменной может меняться в ходе выполнения программы.
Зарезервированные или ключевые слова – это слова и выражения, которые имеют предопределенные значения и не могут использоваться при написании кода для иных целей, например, для именования переменных. Примеры распространенных ключевых слов в языках программирования – это конструкции if/then/else или различные варианты циклов. Вроде for и while.
Цикл – это языковая конструкция, которая может определять участок программы для многократного повторения и количество этих повторений.
В различных языках эти конструкции описываются по-разному, но в большинстве языков можно найти конструкции вида for, while, do … while. Цикл содержит условие окончания, и по времени проверки этого условия циклы могут быть с предусловием и постусловием.
For использует счетчик и полезен при выполнении заранее определенного количества итераций.
While будет выполнять действие до тех пор, пока заданное условие не станет ложным. Это полезно при необходимости использования цикла с неопределенным числом итераций.
Цикл, который выполняется в теле другого цикла, является вложенным.
Документация – это подробное описание алгоритмов и частей программы, процесса проектирования, тестирования и паттернов правильного использования. Документация может предназначаться как для пользователя программы, так и для разработчика.
Компилятор «читает» код, написанный на определенном языке программирования, и преобразует описанные команды и конструкции языка в исполняемый машинный код.
Двоичный код – это бинарная форма представления кода определенного языка программирования.
Константа – постоянная, именованное значение, которое не может быть изменено. Константы могут быть числовыми и строковыми.
Числовые константы могут содержать целые, числа с одинарной и двойной точностью.
Строковые константы могут содержать последовательность букв и чисел, заключенных в кавычки.
Операторы – это специальные символы, которые используются в коде программы для выполнения определенных операций над данными. Операторы могут быть арифметическими, логическими, реляционными и присваивающими.
Массив – это набор смежных областей памяти, которые хранят данные определенного типа.
Подпрограмма представляет собой автономный набор инструкций, которые могут использоваться из любой точки программы. Подпрограмма выполняет свою конкретную задачу, а затем возвращает управление основной программе, которая вызвала подпрограмму.
Арифметические операторы применяются для выполнения арифметических операций над значениями.
Реляционные операторы используются в программировании для сравнения значений. Результатом оценки с использованием реляционных операторов будет true или false.
Логические операторы объединяют простые условия для построения более сложных (под условием мы имеем в виду выражение, оценивающее истинность).
Оператор присваивания используется для сохранения значений в переменной.
Низкоуровневый язык программирования – язык, близкий к тому, что используется при программировании непосредственно в машинных кодах реального или виртуального процессора.
Отличие высокоуровневых языков от низкоуровневых – наличие абстракций, то есть введение смысловых конструкций, кратко описывающих такие структуры данных и операции над ними, описания которых на машинном коде очень длинны и сложны для понимания.
Машинный код – это язык программирования, который может обрабатываться напрямую процессором, без необходимости предварительной компиляции.
Надежность – это гарантированная правильная работа программы в течение определенного времени.
Тестирование ПО – это процесс проверки программного обеспечения на соответствие требуемому качеству работы, а также проверка пользовательского опыта, который дает программа.
Бета-версия программы – это версия, которая может быть доработана и изменена после получения обратной связи от пользователей. Бета-версия – рабочая версия программы, не готовая к финальному запуску.
Анализ программы – это процесс решения проблемы программы путем разбиения большой проблемы на подзадачи. Каждая подзадача или «под-проблема» будет решаться отдельно, что в конечном итоге приведет к более простому решению глобальной проблемы.
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:
- Использовать Linters. Linters – это инструменты, которые помогают считывать исходный код, чтобы проверить, соответствует ли он ожидаемому стандарту на выбранном языке программирования. Существуют линты для многих языков.
- Превалирование IDE над простыми редакторами. Вы можете выбрать IDE, разработанную для языка, который изучаете. IDE – это интегрированные среды разработки. Они созданы для написания, отладки, компиляции и запуска кода. Jetbrains создают отличные IDE, такие как Webstorm и IntelliJ. Также есть NetBeans, Komodo, Qt, Android Studio, XCode (поставляется с Mac), etc.
- Чтение кода вслух. Это полезно, когда вы ищете семантическую ошибку. Читая свой код вслух, есть большая вероятность, что вы зачитаете и ошибку.
- Чтение логов. Когда компилятор отмечает Error, обязательно посмотрите, где он находится.
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.
Что такое баг?
Термин «баг» (в переводе «жук») у программистов обозначает ситуацию, когда определенный код выдает неверный результат. Причины возникновения разные: ошибки в исходном коде, интерфейсе программы или некорректной работе компилятора. Обнаруживают их на этапе отладки или уже на стадии бета-тестирования, выпуска продукта на рынок.
Сложнее всего работать с компьютерными играми, в которых чаще используют термин «краш» (crash). Он означает критическую проблему при запуске или использовании программы. Когда говорят о багах, то чаще имеют в виду сбои графики, например, если игрок «проваливается в текстуры».
Классификация багов
Точка зрения пользователей часто не совпадает с мнением программистов. Так, для первых всего лишь произошел сбой, «приложение перестало работать». Кодеру же предстоит головная боль с определением источника проблемы. Ведь ошибка в программе, вероятно, проявляется лишь на конкретном железе или при сочетании с другим софтом (часто с антивирусами).
Баги делят на категории в зависимости от их критичности:
- незначительные ошибки,
- серьезные ошибки,
- showstopper.
Последние указывают на критическую программную или аппаратную проблему, из-за которой ПО теряет свою функциональность практически на 100%. Например, не удается авторизоваться через логин-пароль или перестала работать кнопка «Далее». Поэтому таким ошибкам отдают приоритет.
Также есть деление ошибок по частоте проявления. Проще всего исправлять постоянные, возникающие при одних и тех же обстоятельствах, независимо от платформы, аппаратной части компьютера или каких-то действий пользователя. Сложность возрастает при периодических сбоях, когда причиной вполне может оказаться глючная оперативная память или ошибки накопителей.
Есть вариант, когда проблема возникает только на машине конкретного клиента. Здесь приходится либо заказывать индивидуальную «работу над ошибками», либо менять компьютер. Потому что ПО для массового пользователя никто не будет редактировать из-за «одного». Только если наберется некая критическая масса одинаковых случаев.
Разновидности ошибок
Программисту еще важно деление на разные типы ошибок приложений исходя из типовых условий их эксплуатации. Например, возникающие при повышении нагрузки на процессор, в интерфейсе, в модуле обработки входящих данных. Существуют баги граничных условий, сбоя идентификаторов, банальной несовместимости с архитектурой процессора (чаще в мобильных устройствах).
Кодеры делят ошибки по сложности:
- Борбаг (Bohr Bug) – «стабильная» ошибка, легко выявляемая еще на этапе отладки или при бета-тестировании, когда речь еще не идет о выпуске стабильной версии.
- Гейзенбаг (Heisenbug) – периодически проявляющиеся, иногда надолго исчезающие баги с меняющимися свойствами, включая зависимость от программной среды, «железа».
- Мандельбаг (Mandelbug) – ошибка с энтропийным поведением, почти с непредсказуемым результатом.
- Шрединбаг (Schroedinbug) – критические баги, чаще приводящие к появлению возможности взлома, хотя внешне никак себя не проявляют.
Последняя категория ошибок – одна из основных причин регулярного обновления операционных систем Windows. Вроде бы пользователя все устраивает, а разработчик раз за разом выпускает новые пакеты исправлений. Наиболее известный баг, попортивший нервы многим кодерам, это «ошибка 2000 года» (Y2K Error). Про нее успешно забыли, но уроки извлекли.
Программисты различают и те ошибки, что мешают скомпилировать программу, и ворнинги. Вторая категория представляет собой лишь предупреждение о найденных «косяках» в коде, но они не мешают ни сборке ПО, ни последующей эксплуатации. Например, речь идет об отсутствии точки или точки запятой в синтаксисе, когда компилятор способен сам решить проблему.
Логические
Синтаксические
Компиляционные
Ситуация происходит, когда код, написанный на языке высокого уровня, преобразуют в «простой», машиночитаемый. Причиной может служить как серьезная ошибка в синтаксисе, так и сбои в самом компиляторе. Такие баги устраняют на этапе разработки-отладки программ, потому что выпустить их даже для бета-тестирования не получится.
Среды выполнения
Так называемые ошибки Run-Time. Проявляются в скомпилированных программах, при запуске. Например, из-за нехватки ресурсов на машине, в результате аварийной ситуации (поломка памяти, носителя, устройств ввода-вывода). Такое происходит, если разработчик не учел реальных условий работы; придется вернуться к стадии проработки логики.
Арифметические
Одна из разновидностей логических ошибок. Происходят, когда программа при работе вычисляет массу переменных, но на каком-то этапе происходит непредвиденное. Например, деление на ноль или же приложение получает «бесконечный» результат. Изменить ситуацию получится только на уровне кода, внедренного в него алгоритма.
Ресурсные
Взаимодействия
Речь идет о взаимодействии с аппаратным или программным окружением. В случае с приложением для облачного ресурса программист мог допустить ошибку при использовании веб-протоколов. При постоянном появлении ошибки остается только переписывать участок кода, ответственный за появление бага, иначе программа останется неработоспособной.
Что такое исключение
Снизить риски появления непредвиденных ошибок позволяет внедрение в программу исключений. Это события, при возникновении которых начинается «неправильное» поведение. Такой механизм позволяет систематизировать обработку багов независимо от типа приложения, платформы и иных условий. И разработать единую систему реагирования, например, со стороны операционки.
Существуют программные и аппаратные исключения. Первые генерируются самой программой и ОС, под которой она запущена. К аппаратным относятся те, что создаются процессором. Например, деление на 0, переполнение буфера, обращение к невыделенной памяти. Исключениями кодеры охватывают наиболее серьезные, критические баги.
Как избежать ошибок?
Существует два эффективных способа избежать проблем еще на стадии разработки. Первый – это отладка при помощи специальных программ. Они отображают результаты выполнения в цифрах, которые объективно показывают кодеру, правильно ли был обработан следующий участок кода или нужно искать закравшуюся ошибку.
Второй способ представляет собой привлечение специальных людей, тестировщиков. Они помогут разобраться с работоспособностью интерфейса в различных ситуациях, на разных платформах. Это происходит максимально приближенно к реальным условиям. Поэтому любой серьезный продукт проходит такую стадию обязательно.
Выводы
Баги – сопутствующий фактор любой разработки. Большую их часть пользователь не видит, потому что устраняются они еще в «лаборатории», на этапе альфа-тестирования. В бета-версии попадают уже незначительные ошибки, например, связанные с конкретными «узкими» условиями эксплуатации. Редкие проблемы помогают решать краш-репорты – отчеты, отсылаемые производителю самой программой.
Ошибки, которые обнаруживает компилятор, называют синтаксическими ошибками или ошибками компиляции. Синтаксические ошибки являются результатом ошибок в конструкции кода, таких как неправильное написание ключевого слова, пропуск необходимого знака пунктуации или использование открывающей фигурной скобки без соответствующей закрывающей фигурной скобки. Эти ошибки обычно легко обнаружить, поскольку компилятор говорит вам, где они находятся и что стало их причиной. Пример программы с синтаксической ошибкой:
Попытка компиляции приведённого кода:
Будет сообщено о четырёх ошибках, но в действительности программа содержит две ошибки:
- Во второй строке отсутствует ключевое слово void перед main
- Строка Welcome to Java должна быть закрыта закрывающей кавычкой в третьей строчке программы
2. Ошибки во время выполнения
Ошибки во время выполнения – это ошибки, которые приводят к ненормальному обрывы работы программы. Они возникают во время работы программы, если среда обнаруживает операцию, которую невозможно выполнить. Обычно ошибки ввода становятся причинами ошибок во время выполнения. Ошибки ввода возникают, когда программа ожидает от пользователя ввода значения, но пользователь вводит величину, которую программа не может обработать. Например, программа ожидает получение числа, но вместо этого пользователь вводит строку, это приводит к ошибкам в программе, связанным с типами данных.
Другой пример ошибок во время выполнения – это деление на ноль. Это происходит, когда в целочисленном деление делитель равен нулю. Пример программы, которая вызовет ошибку во время выполнения:
3. Логические ошибки
Логические ошибки происходят, когда программа неправильно выполняет то, для чего она была создана. Ошибки этого рода возникают по многим различным причинам. Допустим, вы написали программу, которая конвертирует 35 градусов Цельсия в градусы Фаренгейта следующим образом:
Вы получите 67 градусов по Фаренгейту, что является неверным. Должно быть 95.0. В Java целочисленное деление показывает только часть – дробная часть отсекается, по этой причине в Java 9 / 5 это 1. Для получения правильного результата, нужно использовать 9.0 / 5, что даст результат 1.8.
4. Распространённые ошибки
Пропуск закрывающей фигурной скобки, пропуск точки с запятой, пропуск кавычки для строки и неправильное написание имён – всё это самые распространённые ошибки для новых программистов.
Частые ошибки 1: Пропущенные фигурные скобки
Фигурные скобки используются для обозначения в программе блоков. Каждой открывающей фигурной скобке должна соответствовать закрывающая фигурная скобка. Распространённая ошибка – это пропуск закрывающей фигурной скобки. Чтобы избежать эту ошибки, печатайте закрывающую фигурную скобку всякий раз, когда печатаете открывающую фигурную скобку как показано в следующем примере:
Если вы используете IDE такую как NetBeans и Eclipse, то IDE автоматически вставит закрывающую фигурную скобку каждой введённой вами открывающей фигурной скобки.
Частые ошибки 2: Пропуск точки с запятой
Каждая инструкция заканчивается ограничителем инструкции (;). Часто новые программисты забывают поместить ограничитель инструкции для последней инструкции в блоке как это показано в следующем примере:
Частые ошибки 3: Пропуск кавычки
Строки должны помещаться в кавычки. Часто начинающие программисты забывают поместить кавычку в конце строки как показано в следующем примере:
Если вы используете IDE, такую как NetBeans и Eclipse, то IDE автоматически вставит закрывающую кавычку каждый раз, когда вы ввели открывающую кавычку.
Частые ошибки 4: Неправильное написание имён
Java чувствительная к регистру. Неправильное написание имён – частая ошибка для новых программистов. Например, пишут слово main как Main, а вместо String пишут string. Пример:
Ошибка — недопустимая операция, выполняемая пользователем, которая приводит к ненормальной работе программы.
Ошибки программирования часто остаются незамеченными, пока программа не будет скомпилирована или выполнена. Некоторые ошибки не позволяют программе скомпилироваться или выполнить. Таким образом, ошибки должны быть удалены перед компиляцией и выполнением.
Наиболее распространенные ошибки можно широко классифицировать следующим образом.
Тип ошибок
- Синтаксические ошибки: ошибки, возникающие при нарушении правил написания синтаксиса C / C ++, называются синтаксическими ошибками. Эта ошибка компилятора указывает на то, что должно быть исправлено, прежде чем код может быть скомпилирован. Все эти ошибки обнаруживаются компилятором и, таким образом, известны как ошибки времени компиляции.
Наиболее частые синтаксические ошибки: - Отсутствует скобка ( > )
- Печать значения переменной без ее объявления
- Отсутствует точка с запятой, как это:
printf ( "%d" , (x, y)) // точка с запятой пропущена
// while () не может содержать "." в качестве аргумента.
В данном примере синтаксис цикла while неверен. Это вызывает синтаксическую ошибку.
int n = 9, div = 0;
// число делится на 0,
// так что эта программа аварийно завершается
printf ( "resut = %d" , div );
В приведенном примере есть деление на ноль ошибок. Это пример ошибки во время выполнения, то есть ошибки, возникающие при запуске программы.
void Main() // Здесь Main () должен быть main ()
// C программа для иллюстрации
// логическая ошибка
// логическая ошибка: точка с запятой после цикла
// C программа для иллюстрации
// семантическая ошибка
a + b = c; // семантическая ошибка
Пожалуйста, пишите комментарии, если вы обнаружите что-то неправильное, или вы хотите поделиться дополнительной информацией по обсуждаемой выше теме.
Читайте также: