Какой тип программного обеспечения предназначен для отладки и тестирования создаваемых программ

Обновлено: 30.06.2024

Работа по программированию начинается с того, что программист, применяя тот либо другой текстовой процессор, записывает текст программы, что как и каждый электронный документ сохраняется в виде файла.

Но, как уже отмечалось, написание программы еще не свидетельствует, что она трудится верно. Программы проверяются с применением способов доказательства правильности программ. Наряду с этим различают понятия тестирование и отладка программы.

Отладка программы – это устранения неисправностей и процесс поиска (неточностей) в программе, создаваемый по итогам её прогона на компьютере.

Тестирование (англ. test – опробование) – это опробование, проверка правильности работы программы в целом или её составных частей.

тестирование и Отладка – это два четко различимых и непохожих друг на друга этапа:

при отладке происходит устранение и локализация синтаксических явных ошибок и ошибок;
в ходе же тестирования проверяется работоспособность программы, не содержащей явных неточностей.

Отладка начинается с устранения и нахождения синтаксических неточностей. Затем выявляются явные неточности программы функционирования, которые связаны с неправильной ее организацией – переходы на неверные метки, неправильное применение модулей и подпрограмм.

И тестирование и отладка проводятся на базе подготовленных тестовых примеров. Сформулируем советы к организации отладки, каковые применимы и при структурном и при функциональном подходах к его проведению.

Вычислять эталонные результаты необходимо в обязательном порядке до, а не послеполучения машинных результатов. В другом случае имеется опасность невольной подгонки вычисляемых значений под желаемые, полученные ранее на машине.

Первый тест должен быть максимально несложен, дабы проверить, трудится ли программа по большому счету. Очередной тестовый прогон обязан осуществлять контроль что-то такое, что еще не было установлено на прошлых прогонах. Появляющиеся затруднения направляться четко разделять и ликвидировать строго поочередно. Усложнение тестовых разрешённых должно происходить неспешно;

Арифметические операции в тестах должны предельно упрощаться для уменьшения количества вычислений. Количества элементов последовательностей, точность для итерационных вычислений, количество проходов цикла в тестовых примерах должны задаваться из-за сокращения количества вычислений. Минимизация вычислений не должна снижать надежности контроля;

Тестирование должно быть целенаправленным и систематизированным, поскольку случайный выбор данных привел бы к трудностям в определении ручным методом ожидаемых результатов; помимо этого, при случайном выборе тестовых разрешённых могут оказаться непроверенными многие ситуации;

Отладка программы в любом случае предполагает логическое осмысление и обдумывание всей имеющейся информации об неточности. Большая часть неточностей возможно найти по косвенным показателям при помощи результатов тестирования текстов и тщательного анализа программ без получения дополнительной информации. Наряду с этим применяют разные способы:

ручной отладки;
индукции;
дедукции;
обратного прослеживания.

Способ ручной отладки – самый несложный и естественный метод отладки. Человеку характерно ошибаться – при комплекте текста программы он может допустить опечатки, что–то потерять и т. д. Исходя из этого, в первую очередь, нужно найти неточности в программе как раз такие – очевидные и неотёсанные. Сперва нужно попытаться это сделать методом простого внимательного просмотра текста. Текст программы просматривается на предмет расхождений и обнаружения описок с методом. Необходимо просмотреть организацию всех циклов, дабы убедиться в правильности операторов, задающих кратности циклов. Полезно взглянуть еще раз условия в условных операторах, доводы в обращениях к подпрограммам и т. п.

Дабы имитировать работу программы, нужно прекрасно осознавать, как трудится микропроцессорная совокупность и как выполняются отдельные команды. Для имитации работы процессора по исполнению программы необходимо иметь: программу; переменные с их текущими значениями. Наряду с этим роль памяти процессора будет играться лист бумаги, на котором в отведенных местах записывается вся модифицируемая информация.

Способ весьма действен, но не применим для громадных программ, программ со сложными вычислениями и в тех случаях, в то время, когда неточность связана с неверным понятием программиста о исполнении некоторых операций.

Этот способ довольно часто применяют как составную часть вторых способов отладки.

Последовательность исполнения отладки способом индукции продемонстрирована на рис. 10.3 в виде схемы метода.

Самый важный этап – обнаружение признаков неточности. Организуя информацию об неточности, целесообразно записать все, что известно о ее проявлениях, причем фиксируют, как ситуации, в которых фрагмент с неточностью выполняется нормально, так и ситуации, в которых неточность проявляется. В случае если в следствии изучения данных никаких догадок не появляется, то нужна дополнительная информация об неточности. Дополнительную данные возможно взять, к примеру, в следствии исполнения схожих тестов.

В ходе доказательства пробуют узнать, все ли проявления неточности растолковывает эта догадка, если не все, то или догадка не верна, или неточностей пара.

Рис. Схема процесса отладки способом индукции

Способ дедукции.По способу дедукции сначала формируют множество обстоятельств, каковые имели возможность бы позвать данное проявление неточности. После этого разбирая обстоятельства, исключают те, каковые противоречат имеющимся данным. В случае если все обстоятельства исключены, то направляться выполнить дополнительное тестирование исследуемого фрагмента. В другом случае самая вероятную догадку пробуют доказать. В случае если догадка растолковывает полученные показатели неточности, то неточность отыскана, в противном случае – контролируют следующую обстоятельство (рис. 10.4).

Способ обратного прослеживания.Для маленьких программ действенно использование способа обратного прослеживания. Начинают с точки вывода неправильного результата. Для данной точки строится догадка о значениях главных переменных, каковые имели возможность бы привести к получению имеющегося результата. Потом, исходя из данной догадки, делают предложения о значениях переменных в прошлой точке. Процесс продолжают, пока не найдут обстоятельство неточности.

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. Доя 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.

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;
отсутствуют четко сформулированные методики отладки.

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, 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:

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,
логические ошибки,
накопление погрешностей результатов вычислений.

Отладка программы в любом случае предполагает обдумывание и логическое осмысление всей имеющейся информации об ошибке. Большинство ошибок можно обнаружить по косвенным признакам посредством тщательного анализа текстов программ и результатов тестирования без получения дополнительной информации. При этом используют различные методы:

ручного тестирования;
индукции;
дедукции;
обратного прослеживания.

Это - самый простой и естественный способ данной группы. При обнаружении ошибки необходимо выполнить тестируемую программу вручную, используя тестовый набор, при работе с которыми была обнаружена ошибка. Метод очень эффективен, но не применим для больших программ, программ со сложными вычислениями и в тех случаях, когда ошибка связана с неверным представлением программиста о выполнении некоторых операций. Данный метод часто используют как составную часть других методов отладки.

Самый ответственный этап - выявление симптомов ошибки. Организуя данные об ошибке, целесообразно записать все, что известно о её проявлениях, причем фиксируют, как ситуации, в которых фрагмент с ошибкой выполняется нормально, так и ситуации, в которых ошибка проявляется. Если в результате изучения данных никаких гипотез не появляется, то необходима дополнительная информация об ошибке. Дополнительную информацию можно получить, например, в результате выполнения схожих тестов. В процессе доказательства пытаются выяснить, все ли проявления ошибки объясняет данная гипотеза, если не все, то либо гипотеза не верна, либо ошибок несколько.

По методу дедукции вначале формируют множество причин, которые могли бы вызвать данное проявление ошибки. Затем анализируя причины, исключают те, которые противоречат имеющимся данным. Если все причины исключены, то следует выполнить дополнительное тестирование исследуемого фрагмента. В противном случае наиболее вероятную гипотезу пытаются доказать. Если гипотеза объясняет полученные признаки ошибки, то ошибка найдена, иначе - проверяют следующую причину.

Для небольших программ эффективно применение метода обратного прослеживания. Начинают с точки вывода неправильного результата. Для этой точки строится гипотеза о значениях основных переменных, которые могли бы привести к получению имеющегося результата. Далее, исходя из этой гипотезы, делают предложения о значениях переменных в предыдущей точке. Процесс продолжают, пока не обнаружат причину ошибки.

Для получения дополнительной информации об ошибке можно выполнить добавочные тесты или использовать специальные методы и средства:

отладочный вывод;
интегрированные средства отладки;
независимые отладчики.

Отладочный вывод. Метод требует включения в программу дополнительного отладочного вывода в узловых точках. Узловыми считают точки алгоритма, в которых основные переменные программы меняют свои значения. Например, отладочный вывод следует предусмотреть до и после завершения цикла изменения некоторого массива значений. (Если отладочный вывод предусмотреть в цикле, то будет выведено слишком много значений, в которых, как правило, сложно разбираться.) При этом предполагается, что, выполнив анализ выведенных значений, программист уточнит момент, когда были получены неправильные значения, и сможет сделать вывод о причине ошибки.

Интегрированные средства отладки. Большинство современных сред программирования (Delphi, Builder C++, Visual Studio и т. д.) включают средства отладки, которые обеспечивают максимально эффективную отладку. Они позволяют:

При отладке программ иногда используют специальные программы - отладчики, которые позволяют выполнить любой фрагмент программы в пошаговом режиме и проверить содержимое интересующих программиста переменных. Как правило такие отладчики позволяют отлаживать программу только в машинных командах, представленных в 16-ричном коде.

2 этап - локализация ошибки - определение конкретного фрагмента, при выполнении которого произошло отклонение от предполагаемого вычислительного процесса. Локализация может выполняться:

путем отсечения частей программы, причем, если при отсечении некоторой части программы ошибка пропадает, то это может означать как то, что ошибка связана с этой частью, так и то, что внесенное изменение изменило проявление ошибки;
с использованием отладочных средств, позволяющих выполнить интересующих нас фрагмент программы в пошаговом режиме и получить дополнительную информацию о месте проявления и характере ошибки, например, уточнить содержимое указанных переменных.

При этом если были получены неправильные результаты, то в пошаговом режиме проверяют ключевые точки процесса формирования данного результата. Как подчеркивалось выше, ошибка не обязательно допущена в том месте, где она проявилась. Если в конкретном случае это так, то переходят к следующему этапу.

3 этап - определение причины ошибки - изучение результатов второго этапа и формирование версий возможных причин ошибки. Эти версии необходимо проверить, возможно, используя отладочные средства для просмотра последовательности операторов или значений переменных.

4 этап - исправление ошибки - внесение соответствующих изменений во все операторы, совместное выполнение которых привело к ошибке.

5 этап - повторное тестирование - повторение всех тестов с начала, так как при исправлении обнаруженных ошибок часто вносят в программу новые.

Следует иметь в виду, что процесс отладки можно существенно упростить, если следовать основным рекомендациям структурного подхода к программированию:

Кроме того, следует более тщательно проверять фрагменты программного обеспечения, где уже были обнаружены ошибки, так как вероятность ошибок в этих местах по статистике выше. Это вызвано следующими причинами. Во-первых, ошибки чаще допускают в сложных местах или в тех случаях, если спецификации на реализуемые операции недостаточно проработаны. Во-вторых, ошибки могут быть результатом того, что программист устал, отвлекся или плохо себя чувствует. В-третьих, как уже упоминалось выше, ошибки часто появляются в результате исправления уже найденных ошибок.

Аннотация: Лекция носит факультативный характер. Здесь мы рассматриваем виды допускаемых в программировании ошибок, способы тестирования и отладки программ, инструменты встроенного отладчика.

Цель лекции

Освоить работу с встроенным отладчиком, изучить категории ошибок, способы их обнаружения и устранения.

Тестирование и отладка программы

Чем больше опыта имеет программист, тем меньше ошибок в коде он совершает. Но, хотите верьте, хотите нет, даже самый опытный программист всё же допускает ошибки. И любая современная среда разработки программ должна иметь собственные инструменты для отладки приложений, а также для своевременного обнаружения и исправления возможных ошибок. Программные ошибки на программистском сленге называют багами (англ. bug - жук), а программы отладки кода - дебаггерами (англ. debugger - отладчик). Lazarus, как современная среда разработки приложений, имеет собственный встроенный отладчик, работу с которым мы разберем на этой лекции.

Ошибки, которые может допустить программист, условно делятся на три группы:

Синтаксические
Времени выполнения (run-time errors)
Алгоритмические

Синтаксические ошибки

Подобные ошибки могут возникнуть при неправильном написании директивы или имени функции (процедуры); при попытке обратиться к переменной или константе, которую не объявляли ( рис. 27.1); при попытке вызвать функцию (процедуру, переменную, константу) из модуля, который не был подключен в разделе uses ; при других аналогичных недосмотрах программиста.

Ошибки времени выполнения

Ошибка времени выполнения может возникнуть не только при загрузке программы, но и во время её работы. Например, если бы попытка чтения несуществующего файла была сделана не при загрузке программы, а при нажатии на кнопку, то программа бы нормально запустилась и работала, пока пользователь не нажмет на эту кнопку.

В данном примере программист допустил типичную для начинающих ошибку - не освободил класс TStringList . Это не приведет к сбою или аварийному завершению программы, но в итоге можно бесполезно израсходовать очень много памяти. Конечно, эта память будет освобождена после выгрузки программы (за этим следит операционная система ), но утечка памяти во время выполнения программы тоже может привести к неприятным последствиям, потребляя все больше и больше ресурсов и излишне нагружая процессор . В подобных случаях после работы с объектом программисту нужно не забывать освобождать память :

Однако ошибки времени выполнения могут случиться и во время работы с объектом. Если есть такой риск, программист должен не забывать про возможность обработки исключительных ситуаций. В данном случае вышеприведенный код правильней будет оформить таким образом:

Итак, во избежание ошибок времени выполнения программист должен не забывать делать проверку на правильность ввода пользователем допустимых значений, заключать опасный код в блоки try…finally…end или try…except…end , делать проверку на существование открываемого файла функцией FileExists и вообще соблюдать предусмотрительность во всех слабых местах программы. Не полагайтесь на пользователя, ведь недаром говорят, что если в программе можно допустить ошибку, пользователь эту возможность непременно найдет.

Алгоритмические ошибки

Если вы не допустили ни синтаксических ошибок, ни ошибок времени выполнения, программа скомпилировалась, запустилась и работает нормально, то это еще не означает, что в программе нет ошибок. Убедиться в этом можно только в процессе её тестирования.

Тестирование - процесс проверки работоспособности программы путем ввода в неё различных, даже намеренно ошибочных данных, и последующей контрольной проверке выводимого результата.

Если программа работает правильно с одними наборами исходных данных, и неправильно с другими, то это свидетельствует о наличии алгоритмической ошибки. Алгоритмические ошибки иногда называют логическими, обычно они связаны с неверной реализацией алгоритма программы: вместо "+" ошибочно поставили "-", вместо "/" - "*", вместо деления значения на 0,01 разделили на 0,001 и т.п. Такие ошибки обычно не обнаруживаются во время компиляции , программа нормально запускается, работает, а при анализе выводимого результата выясняется, что он неверный. При этом компилятор не укажет программисту на ошибку - чтобы найти и устранить её, приходится анализировать код, пошагово "прокручивать" его выполнение, следя за результатом. Такой процесс называется отладкой.

Внимание! Все тесты в этом разделе разработаны пользователями сайта для собственного использования. Администрация сайта не проверяет возможные ошибки, которые могут встретиться в тестах.

Список вопросов теста

Вопрос 1

Проверка соответствия программного обеспечения требованиям, осуществляемая с помощью наблюдения за его работой в специальных, искусственно построенных ситуациях.

Тестирование
Отладка
Верификация

Вопрос 2

Основные цели тестирования программного обеспечения

продемонстрировать заказчикам, а также разработчикам, что программный продукт соответствует требованиям
выявить ситуации, в которых поведение программного обеспечения является неправильным, нежелательным или несоответствующим спецификации.
устранить ошибки, допущенные на всех предыдущих этапах подготовки задач для решения на ЦВМ и получить программу, дающую правильные результаты

Вопрос 3

Основные задачи тестировщика

поиск вероятных ошибок и сбоев
моделирует различные ситуации, которые могут возникнуть в процессе использования ПП
осуществление отладки ПП

Вопрос 4

Система методов отбора и создания тестов для тестового набора

Вопрос 5

Отладка
Испытание
Контроль
Настройка

Вопрос 6

тестирование программного кода на этапе разработки программного обеспечения
поиск ошибок при выполнении программ в тестовой или моделируемой среде
попытка найти ошибки при выполнении программы в реальной среде

Вопрос 7

тестирование программного кода на этапе разработки программного обеспечения
поиск ошибок при выполнении программ в тестовой или моделируемой среде
попытка найти ошибки при выполнении программы в реальной среде

Вопрос 8

тестирование программного кода на этапе разработки программного обеспечения
поиск ошибок при выполнении программ в тестовой или моделируемой среде
попытка найти ошибки при выполнении программы в реальной среде

Вопрос 9

документ, описывающий весь объем работ по тестированию, начиная с описания объекта, стратегии, расписания, критериев начала и окончания тестирования до необходимого в процессе работы оборудования, специальных знаний, а также оценки рисков с вариантами их разрешения.

План тестирования
Тест-дизайн
Тест-кейс
Баг-репорт

Вопрос 10

процесс тестирования ПО, на котором проектируются и создаются тест-кейсы в соответствии с определенными ранее критериями качества и целями тестирования.

Тест-дизайн
План тестирования
Тест-кейс
Баг-репорт

Вопрос 11

документ, описывающий последовательность действий, конкретных условий и параметров, необходимых для проверки реализации тестируемой функции или ее части.

Тест-кейс
Тест-дизайн
План тестирования
Баг-репорт

Вопрос 12

Тест-кейсы подразделяют по ожидаемому результату на:

позитивные и негативные
правильные и неправильные
первичные и вторичные
положительные и отрицательные

Вопрос 13

Каждый кейс-комплект содержит общую информацию о тестировании:

название проекта
номер версии
имя тестера
даты тестирования
номер тестирования
название теста
количество тестов

Вопрос 14

План работы над тест-дизайном включает в себя:

анализ документации (спецификации, требования, планы), модели, исполняемого кода и т.д.
написание спецификации по тест-дизайну
проектирование и создание
критерии окончания тестирования (результаты тестирования удовлетворяют критериям качества продукта);
необходимое для тестирования оборудование и программные средства (тестовый стенд и его конфигурация, программы для автоматизированного тестирования и т.д.)

Вопрос 15

В соответствии с этапом обработки, на котором появляются ошибки, различают:

синтаксические ошибки
ошибки компоновки
ошибки выполнения
глобальная ошибка

Вопрос 16

ошибки, фиксируемые компилятором (транслятором, интерпретатором) при выполнении синтаксического и частично семантического анализа программы

Читайте также: