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.
ریشه اصطلاح عیب‌یابی از کجا آمده است؟
ریشه اصطلاح عیب‌یابی را می‌توان به دریاسالار گریس هاپر، که در دهه ۱۹۴۰ در دانشگاه هاروارد کار می‌کرد، نسبت داد. زمانی که یکی از همکارانش یک پروانه را پیدا کرد که عملکرد یکی از کامپیوترهای دانشگاه را مختل می‌کرد، او به آنها گفت که در حال عیب‌یابی سیستم هستند. اولین بار در دهه ۱۹۵۰ ثبت شد که برنامه‌نویسان کامپیوتر از اصطلاحات باگ و عیب‌یابی استفاده می‌کردند و در اوایل دهه ۱۹۶۰، اصطلاح عیب‌یابی در جامعه برنامه‌نویسی به طور گسترده‌ای پذیرفته شد.
چرا عیب‌یابی مهم است؟
باگ‌ها و خطاها در برنامه‌نویسی کامپیوتر رخ می‌دهند زیرا یک فعالیت انتزاعی و مفهومی است. کامپیوترها داده‌ها را به شکل سیگنال‌های الکترونیکی دستکاری می‌کنند. زبان‌های برنامه‌نویسی این اطلاعات را انتزاعی می‌کنند تا انسان‌ها بتوانند به طور موثرتری با کامپیوترها تعامل داشته باشند. هر نوع نرم‌افزاری دارای چندین لایه انتزاع است که اجزای مختلف برای عملکرد صحیح یک برنامه با هم ارتباط برقرار می‌کنند. زمانی که خطاها رخ می‌دهند، یافتن و رفع مشکل می‌تواند چالش برانگیز باشد. ابزارها و استراتژی‌های عیب‌یابی به رفع سریع‌تر مشکلات و بهبود بهره‌وری توسعه‌دهندگان کمک می‌کنند. در نتیجه، هم کیفیت نرم‌افزار و هم 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 زمانی رخ می‌دهد که یک برنامه کامپیوتری دارای یک عبارت نادرست تایپ شده باشد. این معادل یک غلط املایی یا اشتباه تایپی در پردازش کلمه است. اگر خطاهای نحوی وجود داشته باشد، برنامه کامپایل یا اجرا نمی‌شود. نرم‌افزار ویرایش کد معمولاً این خطا را برجسته می‌کند.
- خطاهای معنایی: خطاهای معنایی به دلیل استفاده نادرست از عبارات برنامه‌نویسی رخ می‌دهند. برای مثال، اگر می‌خواهید عبارت x/(2 π) را به پایتون ترجمه کنید، ممکن است بنویسید: y = x / 2 * math.pi با این حال، این عبارت صحیح 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 و منجر به باگ می‌شود.
- خطاهای منطقی: خطاهای منطقی زمانی رخ می‌دهند که برنامه‌نویسان فرآیند گام به گام یا الگوریتم یک برنامه کامپیوتری را به اشتباه نشان دهند. برای مثال، کد ممکن است خیلی زود از یک حلقه خارج شود یا ممکن است یک نتیجه نادرست اگر-آنگاه داشته باشد. می‌توانید خطاهای منطقی را با گام برداشتن 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 است. می‌توانید خطاهای زمان اجرا را با محصور کردن عبارات در بلوک‌های try-catch یا ثبت استثنا با یک پیام مناسب حل 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.
