Отладка и оптимизация программ. Отладка

Программный код большинства примеров данной лекции можно найти в проектах, доступных для просмотра: BookOne10.

Отладка

Занимаясь программированием уже многие годы, я не только теоретически, но и на собственном опыте осознал, что программы, которые мы, программисты, разрабатываем, относятся к средствам повышенной опасности. В простых ситуациях ошибки в программах, могут стать источником разочарований и огорчений отдельного человека. В серьезных ситуациях ошибки чреваты катастрофой. На людей, создающих программы, возлагается ответственность, если хотите, то и моральная ответственность за надежность и правильность работы их творений. И хотя программа программе рознь не нужно думать, что сегодня можно состряпать что либо на авось, а завтра, когда наступит время серьезной программы, тогда и придет черед надежному программированию. Нет, программировать надежно нужно всегда.

Можно ли создать надежную программную систему? Вспоминая опыт собственной работы, могу сказать, что в наиболее ответственных случаях, когда речь шла об экспериментах, связанных с космосом, решение заключалось в том, что программа создавалась независимо двумя коллективами, начиная от разработки алгоритма, кончая системой тестов. Только после того, как обе системы правильно работали на всех предъявленных обеими сторонами тестах, программа принималась в эксплуатацию. Это были шестидесятые годы. Сегодня мы живем в другом мире, с другими возможностями. Вот цитата из письма, которое я, как бета-тестер Office 2000 получил от команды, занимающейся отладкой этой системы:

"...Another added feature to our beta program will be the privilege to nominate other beta testers. Over our beta program we receive over 500,000 requests to participate on the Office beta program. This upcoming beta we are going to allow you, our top beta tester to add your co worker, friend or neighbor to our program".

Вряд ли здесь необходим точный перевод. Речь идет о том, что одной из привилегий лучших бета - тестеров будет возможность рекомендовать тестеров для участия в новой программе тестирования. И делается это потому, что возникла проблема отбора тестеров. Заметьте, поступило 500000 заявок на участие в тестировании программного продукта. Следует заметить, что отношение к тестерам и их работе самое серьезное. Могу сказать, что ни один из посланных мной отчетов не остался без внимания. Конечно, при такой коллективной и независимой отладке можно в гораздо большей степени надеяться на надежность программ.

Поговорим сейчас о том, что должен делать каждый из программистов, работающих в среде Office 2000, чтобы создать надежный продукт и уменьшить число возможных ошибок, не надеясь на постороннюю помощь. Мы рассмотрим три темы:

1. Как написать, по возможности, надежную программу?
2. Как вести отладку? Средства отладки Office 2000.
3. Ошибки периода исполнения и их обработка.

Написание надежных программ

Ошибки неизбежно сопровождают всякую сколь-нибудь сложную программу. Это утверждение может вызвать раздражение у начинающего программиста, но человек более опытный посчитает его само собой разумеющимся и сосредоточится на средствах, предлагаемых программным окружением для борьбы с этим неизбежным злом. Самые неприятные, дорогостоящие ошибки это те, что допущены при определении основных задач и целей приложения, при проектировании структуры его управления и потоков передачи данных, а также ошибки, связанные с неверной реализацией алгоритмов. Часто они не проявляются непосредственно в виде сбоев в работе программы, а обнаруживаются после довольно длительного использования приложения и требуют для своего исправления существенных изменений в проекте и программе. Их корни могут иметь как объективную природу (сложность решаемых задач), так и субъективную (непонимание заказчиком того, что ему надо). Как бороться с такими ошибками? Выделим два известных подхода к этой проблеме. Первый из них состоит в повышении уровня языков и систем программирования, чтобы разработчик мог оперировать при создании системы понятиями предметной области, для которой она создается. Другой подход связан с идеей быстрого прототипирования, т. е. создания на ранней стадии разработки системы ее работающего прототипа, в ходе экспериментов с которым заказчик может уточнить свои требования. Оба эти подхода нашли отражение в Office 2000. Первый реализован в объектно-ориентированном подходе к построению как самой инструментальной системы, так и создаваемых в ней приложений. Развитие в VBA возможностей пользовательских модулей классов, в частности введение полиморфизма, - еще один шаг в направлении повышения уровня языка. Благодаря классам, можно вводить в программы объекты, представляющие те или иные понятия предметных областей. Реализации второго из указанных подходов существенно способствует визуальный стиль программирования, принятый во всех приложениях Office 2000. Создавая собственные меню и диалоговые окна, можно быстро спроектировать интерфейс системы и передать пользователю (тестерам) действующий ее прототип для оценки соответствия его требованиям. Затем завершить реализацию с учетом замечаний и уточнений, возникших у тестеров при работе с прототипом. Это позволит избежать многих ошибок, неизбежных при разработке системы без контактов с ее будущими пользователями.

Одним из факторов, влияющих на надежность программ, является сам язык программирования. Известно, что язык, в котором есть объявление переменных по умолчанию, разрешены преобразования данных по умолчанию в процессе вычислений, нет строгого контроля типов, - такой язык является ненадежным, в нем значительно легче создать ненадежную программу, содержащую трудно выявляемую ошибку. Язык VBA трудно причислить к надежным языкам, он скорее занимает по шкале надежности срединное положение. Во многом, это связано с историей его возникновения. Именно поэтому надо предпринимать ряд мер, благоприятствующих повышению надежности. О многих из них мы уже говорили в разных частях этой книги. Напомним некоторые из них:

• Проследите, чтобы все флажки на вкладке Editor из меню Tools|Options были включены. Автоматическая проверка синтаксиса в процессе написания программ, подсказка о значениях переменных, подсказка о параметрах функции, - все подключаемые свойства крайне полезны. Особое внимание обращаем на флажок "Require Variable Declaration", при включении которого в каждый модуль вставляется опция Option Explicit, принуждающая явно объявлять все переменные. С этим включенным флажком у языка VBA становится одним недостатком меньше.
• При объявлении переменных старайтесь указать точный тип переменной и объекта. Избегайте объявлений типа Variant и Object. В этом случае на Вашей стороне будет контроль типов, что позволит избежать многих возможных ошибок.
• При объявлении процедур явно указывайте описатели ByRef и ByVal, помните об особенностях передачи аргументов по ссылке в VBA.
• Не забывайте о разумных размерах модулей и процедур, старайтесь создавать процедуры, модули и компоненты, допускающие переиспользование.
• Наконец, еще раз напомним, что хорошие спецификации залог того, что программа допускает возможность изменения в процессе жизненного цикла, и что она будет корректно работать у конечного пользователя. Поэтому комментарии в тексте программы, хорошая справочная система, - все это важнейшие факторы, повышающие надежность программ.

Рис. 10.1. Флажки вкладки Editor