Отладка и оптимизация программ. Отладка

Искусство отладки

Прелесть работы программиста во многом связана с отладкой. Почему программисты нарушают известные им требования, - не задают комментарии, не описывают детально суть решаемой задачи и не следуют другим полезным советам. Чаще всего, причина в нетерпении, им хочется скорее посмотреть, как же работает программа, увидеть результаты ее работы. Отладка - это некоторый детективный процесс. Вновь созданную программу мы подозреваем в том, что она работает не корректно. Презумпция невиновности здесь не работает. Если удается предъявить тест, на котором программа дает неверный результат, то доказано, что наши подозрения верны. Втайне мы всегда надеемся, что программа заработает правильно с первого раза. Но цель тестирования другая, - попытаться опровергнуть это предположение. И только потом, исправив все выявленные ошибки, получить корректно работающую программу. К сожалению, отладка не может гарантировать, что программа корректна, даже если все тесты прошли успешно. Отладка может доказать некорректность программы, но она не может доказать ее правильности.

Искусство тестера состоит в том, чтобы создать по возможности полную систему тестов, проверяющую все возможные ветви вычислений. Поясним это на самом простом примере. Пусть программа находит сумму первых N элементов массива X, содержащего M элементов. Кроме "нормального" теста, проверяющего ситуацию, в которой 1<N<M, следует проверить и крайние случаи: N=1, N=M, N=0, N<0, N>M. Но это простой случай, а циклы обычно вложенные, и внутри них производится разбор случаев, внутри которых свои циклы.

Ранее мы упоминали закон "чечако" - новичок может подвесить любую систему. Этому есть объяснение, по незнанию, он задаст одно из мало вероятных сочетаний входных данных (работая в визуальной среде, нажмет самую неподходящую для данной ситуации кнопку). Поэтому тестер, ведущий отладку, должен уметь встать и на позицию новичка, система тестов должна гарантировать, что программа корректно работает не только в "нормальных ситуациях", но и имеет "защиту от дурака" и не приведет к зацикливанию или останову в крайних, мало вероятных ситуациях.

Сложность отладки заключается и в том, что, обнаружив и исправив ошибку, вы получаете новую программу, для которой процесс отладки нужно начинать заново, снова пропустив все тесты. Известно, что в программах встречаются заколдованные места, - исправление одной ошибки ведет к появлению новой. В таких случаях лучшим выходом бывает поиск другого, принципиально иного решения задачи.

Средства отладки

Часть ошибок программы ловится автоматически еще на этапе компиляции. Сюда относятся все синтаксические ошибки, ошибки несоответствия типов и некоторые другие. Однако синтаксически корректная программа нуждается в отладке, поскольку, хотя результаты вычислений и получены, но они не соответствуют требуемым спецификациям. Чаще всего, еще не отлаженная программа на одних исходных данных работает правильно, на других - дает ошибочный результат. Искусство отладки состоит в том, чтобы обнаружить все ситуации, в которых работа программы приводит к ошибочным вычислениям. VBA обладает весьма изощренными средствами, предназначенными для отладки программ, т.е. для обнаружения ошибок в программах (тестирования) и их исправления. Есть две группы средств VBA, помогающие программисту выявить и исправить ошибки:

1. Первая группа позволяет контролировать ход вычислительного процесса, т.е. порядок следования операторов в процедурах, порядок вызова самих процедур. При необходимости в процессе отладки разрешается изменять этот порядок, можно, например, пропускать исполнение некоторых операторов, или повторно возвращаться к их исполнению
2. Вторая группа средств позволяет контролировать изменение состояния вычислительного процесса (значений переменных и свойств объектов) в процессе выполнения. И здесь можно вмешаться и изменить состояние, задав по ходу дела новые значения для тех или иных переменных.

Прежде, чем приступить к подробному рассмотрению этих средств, напомним, что в ходе отладки программа может находиться в одном из трех состояний: проектирования, вычисления и прерывания. Закончив проектирование, можно запустить программу на исполнение. Прервав исполнение программы в заданной точке, перейдя в состояние прерывания, можно проконтролировать значения переменных и свойств объектов в данной точке и, если требуется, изменить эти значения "вручную". При этом можно изменить порядок выполняемых операторов, задавать следующий исполняемый оператор, можно редактировать программный текст перед продолжением вычисления. Переход из состояния вычисления в состояние прерывания может происходить по самым разным причинам, например, по достижении точки прерывания, при выполнении одного из многочисленных условий прерывания, из-за пошагового выполнения программы. Все эти возможности мы еще обсудим, а сейчас рассмотрим один особый случай. Иногда программа "зацикливается" и необходимо принудительно перевести ее в с остояние прерывания. Как остановить работающую программу? Просто нажмите знакомую еще по работе в DOS пару клавиш Ctrl+Break. На экране появится следующее диалоговое окно с сообщением об остановке.

Рис. 10.2. Сообщение о прерывании работы программы

В этом окне нажатие кнопки "End" остановит исполнение программы, нажатие кнопки "Continue" возобновит ее выполнение, программа снова перейдет в состояние вычисления. Если нажать кнопку "Debug", то выполнение программы прервется, и мы перейдем в режим прерывания - режим отладки. Активным станет окно с текстом программы, а в нем будет выделен оператор, на котором прервалось исполнение.