Как отлаживать, разделяя пространство проблемы

Отладка это интересно, потому что она начинается с проблемы. Вы думаете, что программа делает одно, но на самом деле она делает что-то другое. Не всегда это настолько просто, но все примеры, которые я мог бы привести, будут надуманными по сравнению с реальными случаями. Отладка требует творчества и смекалки. Если и есть какой-то один ключ к отладке, то он заключается в приеме "разделяй и властвуй" в отношении проблемы.

Предположим, к примеру, что вы написали программу, которая должна выполнять десять инструкций подряд. Затем вы запускаете ее, и она вылетает. Поскольку вы не планировали вылет программы, у вас появляется проблема. Когда вы смотрите на вывод программы, вы видите, что первые семь инструкций были выполнены успешно. Оставшиеся три инструкции не видны в выводе, поэтому пространство проблемы сужается: программа вылетает либо на восьмой, либо на девятой, либо на десятой инструкции.

Сможете ли вы поставить эксперимент, чтобы увидеть, где вылетает программа? Конечно. Вы можете использовать отладчик или добавить вывод в консоль (либо их эквивалент на вашем языке программирования) после восьмой и девятой инструкций. Когда вы запустите программу снова, пространство проблемы станет еще уже, например, вы увидите, что программа вылетает на девятой инструкции. Я считаю, что помнить о точном определении проблемы помогает сосредоточиться на ее решении. Когда несколько человек работают под давлением и стрессом над задачей, очень легко забыть о том, что в ней является главной проблемой.

Ключ к отладке по принципу "разделяй и властвуй" такой же, как и при разработке алгоритмов. Вы разделяете пространство программы, в котором может быть проблема, пополам. Вам не придется делать это слишком долго, и вы быстро будете продвигаться в отладке. Но что такое то пространство, где находится ошибка и которое следует поделить пополам? Именно здесь на помощь приходят смекалка и опыт.

Начинающим программистам кажется, что ошибка может быть в каждой строке кода. У них еще нет того понимания программы, которое появится позже с опытом. Они не видят все свойства и факторы программы, такие как пространство исполняемого кода, структура данных, управление памятью, взаимодействие с внешним кодом, рискованный код, простой код. Для опытного программиста эти факторы составляют неполную, но крайне полезную модель всего того, что может пойти не так. Наличие такой модели в голове очень эффективно помогает обнаружить точное место проблемы.

Когда вы разделили все пространство программы на все места, где может быть ошибка, вам предстоит определить, где именно она находится. В простом случае, когда вопрос стоит как "В какой неизвестной мне строке падает программа?", вы можете спросить себя: "Неизвестная мне строка с ошибкой находится до или после этой строки, которая по моему мнению должна исполняться в середине программы?" Как правило, вы будете не настолько удачливы, чтобы обнаружить, что ошибка кроется в одной строке или даже в одном блоке кода. Чаще проблема будет звучать как "Либо в этом графе есть указатель на некорректный объект, либо мой алгоритм некорректно складывает переменные в этом графе". В этом случае, возможно, вам придется написать небольшую программу для проверки указателей, чтобы решить, какую из частей этого пространства проблемы можно исключить.

Следующее: Как устранять баги