Отладка программы: 3 типа ошибок

Часть 3 – Отладка программы

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:

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.

Какие есть типы ошибок в программировании

В этой статье мы разберём какие есть типы ошибок в программировании думаю вам будет интересно и полезно.

Также посмотрите статью «Что такое отладка программы в разработке», тоже очень интересно.

Есть два основных типа ошибок программирования: пропуски, логические ошибки, опечатки и использование опасных функций.

Непроверка, логическая ошибка, опечатка:

Этот тип ошибки может быть очень опасным в момент, когда наша программа начинает обрабатывать ненадежные входные данные. Если входные данные заслуживают доверия, мы сами подготавливаем данные.

Это меньшая проблема, чем если бы мы получали информацию извне, и любой мог бы подделать что угодно. В настоящее время в этом отношении возникает большая проблема, потому что большинство программ получают только ненадежные входные данные, их источники — в основном Интернет, а программы обрабатывают все, что они получают.

Это может привести к тому, что, например, в протоколе SMB ничего не происходит, пока два компьютера общаются друг с другом. Напротив, мы можем взломать компьютер в тот момент, когда можем что-то испортить на нем.

Пример: данные поступают из компьютерной сети или Интернета, веб-браузера или клиента электронной почты.

Однако чаще всего они возникают в сложных реализациях, таких как удаленные вызовы процедур RPC.

Сетевые серверы Apache и PHP безопасны с точки зрения того, чем они являются, но когда необразованные программисты пишут на них свои коды, мы попадаем в ситуацию, когда все уже не так безопасно.

Использование опасных функций:

При использовании опасных функций возникает ошибка, потому что программист что-то изучил, но не выполнил рекомендации.

Вывод:

В этой статье вы прочитали про типы ошибок в программировании, думаю вам было очень интересно.

10 самых распространенных ошибок программистов

Программирование – процесс непростой, и без ошибок в процессе не обходится создание ни одной программы. Часть багов, самые неприятные, носят логический характер. Их крайне сложно искать, и нередко такие ошибки «всплывают» уже в процессе эксплуатации. Ошибки синтаксиса и опечатки – самые безобидные. Почти во всех языках их выявляют интерпретаторы и компиляторы. Что-то удается вычислить при автоматическом или бета-тестировании.

Но сейчас мы решили поговорить о самых распространенных ошибках, которые делают практически все. Новичкам эта памятка поможет обратить особое внимание на самые популярные виды багов. Опытным разработчикам этот список просто освежит память. Ведь все мы люди, и малейшая невнимательность может привести к «танцам по старым и всем известным граблям».

Работа с необъявленными переменными

Суть ошибки проста. Вы начинаете пользоваться переменной, которая не была указана в блоке объявления переменных и не получила собственный тип. Как на это отреагирует программа, зависит от выбранного языка:

Не забывайте проверить все переменные, убедиться, что вы их объявили. А при неявном объявлении желательно использовать какие-то дополнительные возможности улучшения стиля. Например, комментарии.

Инициализация переменных без начального значения

Мало объявить переменные, необходимо следить за их начальными значениями. В большинстве языков до того, как вы что-то «положите» в выделенную область памяти, там будет храниться остаточный «мусор», т. е. любой двоичный код, который остался в ячейках до начала работы программы. Это приводит к неприятным казусам.

Приведем пример такого кода:

[code]int num1, num2;
int sum = num1 + num2;
cout << "Введите два числа для суммирования: ";
cin >> num1;
cin >> num2;
cout << "Сумма = " << sum;[/code]

В результате его исполнения вы можете ввести, например, числа 2 и 5, а в качестве результата получить 2384.

Если вы внимательно прочитали код, то причина ошибки очевидна. Программа сначала производит суммирование num1 и num2, и только потом запрашивает ввод их значений. Что хранилось в ячейках памяти до того, то и компьютер и сложил. Переместите строки ввода данных выше операции сложения, и проблема будет решена.

Необъявленные функции

Эта ошибка особенно часто возникает в случае использования готовых функций, хранящихся в отдельных файлах или библиотеках. Ни один компилятор не пропустит подобный баг. Но поиск причины постоянного «вылета» на строке с функцией нередко занимает много времени. Просто потому, что разработчик видит строку с ошибкой и начинает искать причину где-то рядом.

Казалось бы, ситуация настолько очевидная, что и говорить не о чем. Но вспомните, сколько раз вы тратили время на попытки найти подобный баг? И как долго до вас «доходило», что вы в самом начале программы забыли прописать подключение файла или библиотеки? Именно потому эта популярнейшая ошибка и занимает место в нашем списке.

Переполнение типа

Иногда бывает, что код выглядит логично, а программа вылетает по ошибке из-за проблем с выделением объемов памяти для того или иного типа переменной.

Приведем пример на C++:

[code]A = B + C;
char* G = new char[A];[/code]

Эти строки программы выполняют сложение двух переменных, после чего для переменной G выделяется определенный объем памяти, значение которого хранится в A. Вроде бы, проблем быть не должно.

Но если значения B и C будут большими, их сумма «не поместится» в объем памяти, который занимает A. В результате такого переполнения вместо ожидаемого положительного значения, в переменной A окажется отрицательное число. И на строке выделения памяти для G программа покажет ошибку.

Избежать этого просто: не забывайте добавлять проверку значений на максимально допустимые.

Переполнение буфера

Ошибка переполнения буфера стала одной из самых легендарных в программировании, так как эта уязвимость привела к созданию целой серии вирусов-«червей», начиная с «червя» Морриса. Часть современных языков защищены от этой уязвимости, а потому в результате переполнения программа просто вылетает по ошибке. Другие и сейчас подвержены такому багу, в результате пользователь получает «дыры» в защите компьютера, через которые может проникать вредоносный код.

Самый простой пример подобной проблемы можно описать так: в строковую переменную, которая может вмещать максимум 255 символов, записывают текст большего размера. Если последние из символов, которые уже не вмещаются в выделенный стек памяти, компилятор «прочитывает» как дополнительные адреса ячеек памяти, он обращается к ним. И готов записывать в эту область памяти «излишки» информации. Этим пользуются «черви», которые закидывают в переменную «мусорную информацию», следом за которой идет вредоносный код, который программа «дисциплинированно» размещает в памяти компьютера.

Возникают проблемы и в случае попытки считать что-то из такой переменной. Даже если уязвимость не использована вредоносным кодом, при чтении программа обращается в том числе к ячейкам памяти, расположенным вне буфера, и программа начинает обрабатывать дополнительные ячейки. Но в них уже давно могут оказаться любые «мусорные» данные, т. е. случайная информация, которая хранилась по указанным адресам.

Бороться с этим явлением помогает обычная «защита от дурака», установленная для каждого случая получения данных от пользователя или из внешней утилиты. Т. е. проверка на соответствие типа, диапазона значений, отсутствие исполняемого кода и другие важные для бесперебойной работы программы параметрам.

Ошибки в оценке границ массива

Бытует мнение, что такую ошибку можно допустить только в C или C++. На самом деле, обращение к несуществующему элементу массива возможно в Python, Java и многих других языках. Суть проблемы заключается в том, что программист по причине невнимательности или из-за ошибки в расчетах обращается к элементу массива с несуществующим номером.

Самый просто пример:

При этом программа обращается к неиспользуемой области памяти, присваивает это случайное значение элементу с индексом 10. Результат обработки «мусорной» информации, само собой, непредсказуем.

Чтобы избежать проблем, не поленитесь написать дополнительную проверку на граничные значения. Лучше дописать пару строк кода, чем столкнуться с невразумительными результатами из-за случайного бага.

«Забытые» ограничения ресурсов

Эта проблема возникает при ручном управлении памятью, а также при работе с базами данных или при создании безразмерных массивов. Без строгого контроля и указания ограничений вы рискуете получить один из двух вариантов:

Аккуратно относитесь к ограничителям массивов, проверяйте базы данные при слиянии, а при прямом обращении к ОЗУ обязательно указывайте граничные значения.

Обращение к освобожденной памяти

Ошибка наиболее популярна у Си-программистов, так как здесь после завершения работы с блоком памяти ячейки обязательно освобождаются. Но и в других языках случаются подобные проблемы, например, в случае принудительной очистки ради экономии ресурсов.

Суть проблемы заключается в том, что программа обращается к освобожденной памяти уже после очистки. И, естественно, не получает ожидаемых данных.

Казалось бы, об этой ошибке знают все. И проверить на такой баг программу совсем просто. На самом деле, баг крайне популярен даже среди опытных разработчиков. Не зря постоянно появляются новости о «заморозке» крупных программных продуктов из-за такого сбоя.

Инъекции SQL и команд ОС

Эти два типа инъекций на самом деле являются хакерскими атаками, которые оканчиваются доступом злоумышленника либо к базам данных (SQL), либо к root-доступу на компьютере пользователя.

Причины SQL-инъекций – низкий уровень защиты сайта. Чаще всего, их проводят через отправку сообщений от пользователей (форма обратной связи, добавление записи на форум, обращение в чат и т. д.). Если «дыра» в безопасности не закрыта, злоумышленник отправляет через эти формы вредоносный код, сервер начинает его исполнять. И хакер получает доступ ко всем базам данных.

С командами ОС ситуация сходная. Если вы даете разрешение программе пользоваться готовыми командами системы, обязательно нужно поставить защиту от злоумышленников, чтобы приложение исполняло только те команды, которые были заданы разработчиком, но не могло применять ничего больше.

Рискованные алгоритмы

Одна из «любимых» ошибок джуниоров. Заключается она в том, что программист либо начинает «изобретать велосипед» при попытке защитить личные данные пользователей или другую важную информацию, либо, наоборот, использует первый найденный вариант, даже не проверив его на предмет уязвимостей.

С первым случаем все понятно. Защита данных – не та область, где стоит полагаться только на свои, довольно скромные возможности. Пример второго случая – использование алгоритма хэштегирования SHA-1. Если вы воспользуетесь поиском, то очень быстро узнаете, что этот алгоритм уже устарел, в нем найдено множество уязвимостей, под которые написан не один вирус. А потому лучше пользоваться SHA-2 или SHA-3.

Как видите, в большинстве случаев причины багов и уязвимостей – обычная невнимательность к деталям и нежелание лишний раз протестировать код. Будьте внимательны, не забывайте о своих «любимых ошибках» и примерах из нашего рейтинга. При таком подходе ваш код будет работать, как задумано!