عیب‌یابی چیست؟
عیب‌یابی فرآیند یافتن و رفع خطاها یا باگ‌ها در کد منبع هر نرم‌افزاری است. زمانی که نرم‌افزار آنطور که انتظار می‌رود کار نمی‌کند، برنامه‌نویسان کامپیوتر کد را بررسی می‌کنند تا علت وقوع هرگونه خطا را مشخص کنند. آنها از ابزارهای عیب‌یابی برای اجرای نرم‌افزار در یک محیط کنترل‌شده، بررسی گام به گام کد و تجزیه و تحلیل و رفع مشکل استفاده می‌کنند.
اصطلاح دیباگینگ از کجا منشأ گرفته است؟
اصطلاح دیباگینگ می‌تواند به دریادار گریس هاپر بازگردد که در دهه ۱۹۴۰ در دانشگاه هاروارد کار می‌کرد. وقتی یکی از همکارانش یک پروانه را یافت که عملیات یکی از کامپیوترهای دانشگاه را مختل کرده بود، او به آنها گفت که در حال دیباگینگ سیستم هستند. برنامه‌نویسان کامپیوتری برای اولین بار در دهه ۱۹۵۰ از اصطلاحات باگ و دیباگینگ استفاده کردند و تا اوایل دهه ۱۹۶۰، اصطلاح دیباگینگ در جامعه برنامه‌نویسی به طور گسترده پذیرفته شد.
چرا عیب‌یابی مهم است؟
باک‌ها و خطاها در برنامه‌نویسی کامپیوتری رخ می‌دهند زیرا این فعالیت انتزاعی و مفهومی است. کامپیوترها داده‌ها را به صورت سیگنال‌های الکترونیکی دستکاری می‌کنند. زبان‌های برنامه‌نویسی این اطلاعات را انتزاعی می‌کنند تا انسان‌ها بتوانند کارآمدتر با کامپیوترها تعامل کنند. هر نوع نرم‌افزاری چندین لایه انتزاعی دارد، با اجزای مختلف که برای عملکرد صحیح یک برنامه با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند. وقتی خطاها رخ می‌دهند، یافتن و حل مسئله می‌تواند چالش‌برانگیز باشد. ابزارها و استراتژی‌های دیباگینگ کمک می‌کنند تا مشکلات سریع‌تر رفع شوند و بهره‌وری توسعه‌دهندگان افزایش یابد. در نتیجه، کیفیت نرم‌افزار و تجربه کاربر نهایی بهبود می‌یابد.
فرآیند عیب‌یابی چگونه کار می‌کند؟
فرآیند عیب‌یابی معمولاً شامل مراحل زیر است:
- شناسایی خطا: توسعه‌دهندگان، آزمایش‌کنندگان و کاربران نهایی باگ‌هایی را که در حین آزمایش یا استفاده از نرم‌افزار کشف می‌کنند، گزارش می‌دهند. توسعه‌دهندگان خطوط کد یا ماژول کد دقیقی را که باعث باگ می‌شود، پیدا می‌کنند. این می‌تواند یک فرآیند خسته‌کننده و زمان‌بر باشد.
- تجزیه و تحلیل خطا: کدنویسان با ثبت تمام تغییرات حالت برنامه و مقادیر داده، خطا را تجزیه و تحلیل می‌کنند. آنها همچنین رفع باگ را بر اساس تأثیر آن بر عملکرد نرم‌افزار اولویت‌بندی می‌کنند. تیم نرم‌افزار همچنین بسته به اهداف و الزامات توسعه، یک جدول زمانی برای رفع باگ تعیین می‌کند.
- رفع و اعتبارسنجی: توسعه‌دهندگان باگ را رفع می‌کنند و آزمایش‌ها را اجرا می‌کنند تا اطمینان حاصل کنند که نرم‌افزار به طور مداوم طبق انتظار کار می‌کند. آنها ممکن است آزمایش‌های جدیدی را برای بررسی اینکه آیا باگ در آینده تکرار می‌شود یا خیر، بنویسند.
عیب‌یابی در مقابل آزمایش
عیب‌یابی و آزمایش فرآیندهای مکمل هستند که اطمینان می‌دهند برنامه‌های نرم‌افزاری همانطور که باید اجرا می‌شوند. پس از نوشتن یک بخش کامل یا بخشی از کد، برنامه‌نویسان برای شناسایی باگ‌ها و خطاها آزمایش می‌کنند. پس از یافتن باگ‌ها، کدنویسان می‌توانند فرآیند عیب‌یابی را آغاز کرده و برای پاکسازی نرم‌افزار از هرگونه خطا تلاش کنند.
خطاهای کدنویسی که نیاز به عیب‌یابی دارند، چه هستند؟
نقص‌های نرم‌افزاری به دلیل پیچیدگی ذاتی توسعه نرم‌افزار ایجاد می‌شوند. خطاهای جزئی تولید نیز پس از انتشار نرم‌افزار مشاهده می‌شوند زیرا مشتریان از آن به روش‌های غیرمنتظره استفاده می‌کنند. در زیر برخی از انواع رایج خطاهایی که اغلب نیاز به فرآیند عیب‌یابی دارند را ارائه می‌دهیم.
- خطاهای نحوی:
خطای نحوی باگی است که وقتی یک برنامه کامپیوتری دارای بیانیه‌ای نادرست تایپ‌شده است، رخ می‌دهد. این معادل غلط املایی یا خطای املایی در پردازش کلمه است. اگر خطاهای نحوی وجود داشته باشند، برنامه کامپایل یا اجرا نمی‌شود. نرم‌افزار ویرایش کد معمولاً این خطا را برجسته می‌کند.
- خطاهای معنایی:
خطاهای معنایی به دلیل استفاده نادرست از بیانیه‌های برنامه‌نویسی رخ می‌دهند. برای مثال، اگر بخواهید عبارت x/(2 π) را به پایتون ترجمه کنید، ممکن است بنویسید:
y = x / 2 * math.pi
با این حال، این بیانیه درست نیست زیرا ضرب و تقسیم در پایتون اولویت یکسانی دارند و از چپ به راست ارزیابی می‌شوند. بنابراین، این عبارت به صورت (xπ)/۲ محاسبه می‌شود که منجر به باگ می‌شود.
- خطاهای منطقی:
خطاهای منطقی وقتی رخ می‌دهند که برنامه‌نویسان فرآیند گام‌به‌گام یا الگوریتم یک برنامه کامپیوتری را اشتباه نشان دهند. برای مثال، کد ممکن است خیلی زود از یک حلقه خارج شود یا نتیجه if-then نادرستی داشته باشد. می‌توانید خطاهای منطقی را با قدم‌زدن در کد برای چندین سناریوی ورودی/خروجی مختلف شناسایی کنید.
- خطاهای زمان اجرا:
خطاهای زمان اجرا به دلیل محیط محاسباتی که کد نرم‌افزار در آن اجرا می‌شود، رخ می‌دهند. مثال‌ها شامل فضای حافظه ناکافی یا سرریز پشته هستند. می‌توانید خطاهای زمان اجرا را با احاطه کردن بیانیه‌ها در بلوک‌های try-catch یا ثبت استثنا با یک پیام مناسب رفع کنید.
برخی از استراتژی‌های رایج عیب‌یابی چه هستند؟
استراتژی‌های متعددی وجود دارد که برنامه‌نویسان برای به حداقل رساندن خطاها و کاهش زمان مورد نیاز برای عیب‌یابی استفاده می‌کنند.
- توسعه برنامه افزایشی: توسعه افزایشی توسعه برنامه‌ها در بخش‌های قابل مدیریت است به طوری که بخش‌های کوچک کد به طور مکرر آزمایش می‌شوند. با انجام این کار، برنامه‌نویسان می‌توانند هر باگی را که پیدا می‌کنند، محلی‌سازی کنند. همچنین به آنها اجازه می‌دهد تا به جای چندین خطا پس از نوشتن بخش‌های بزرگ کد، روی یک باگ در یک زمان کار کنند.
- ردیابی معکوس: ردیابی معکوس یک روش محبوب عیب‌یابی، به ویژه برای برنامه‌های کوچکتر است. توسعه‌دهندگان از جایی که یک خطای مهلک رخ داده است به عقب کار می‌کنند تا نقطه دقیق وقوع در کد را شناسایی کنند. متأسفانه، با افزایش تعداد خطوط کد، دستیابی به این فرآیند چالش برانگیزتر می‌شود.
- عیب‌یابی از راه دور: عیب‌یابی از راه دور عیب‌یابی برنامه‌ای است که در محیطی جدا از دستگاه محلی شما اجرا می‌شود. برای مثال، ممکن است از ابزارهای عیب‌یابی نصب شده از راه دور برای حل باگ استفاده کنید.
- ثبت وقایع: اکثر برنامه‌های کامپیوتری داده‌های داخلی و سایر اطلاعات حیاتی مانند زمان اجرا و حالت‌های سیستم عامل را در فایل‌های گزارش ثبت می‌کنند. توسعه‌دهندگان فایل‌های گزارش را برای پیدا کردن و رفع باگ‌ها مطالعه می‌کنند. آنها همچنین از ابزارهایی مانند تحلیلگرهای گزارش برای خودکارسازی پردازش فایل‌های گزارش استفاده می‌کنند.
- عیب‌یابی ابری: عیب‌یابی برنامه‌های پیچیده ابری چالش برانگیز است زیرا توسعه‌دهندگان باید معماری‌های ابری را در دستگاه‌های محلی شبیه‌سازی کنند. با گذشت زمان، تفاوت‌های پیکربندی بین محیط ابری و محیط شبیه‌سازی شده می‌تواند ایجاد شود. این امر منجر به باگ‌های بیشتر در تولید و چرخه‌های توسعه طولانی‌تر می‌شود. ابزارهای ویژه برای عیب‌یابی کارآمدتر ابری مورد نیاز است.
