خطاهایی که به عنوان اشکال شناخته می شوند می توانند بر عملکرد بهینه نرم افزار یا سیستم ها تأثیر بگذارند. در نتیجه، توسعه دهندگان و مهندسان نرم افزار، برنامه ها و سیستم های کامپیوتری را اشکال زدایی می کنند تا خطاهای احتمالی و موجود را حذف کرده و آنها را کاربردی کنند. درک نحوه اشکال زدایی سیستم های خود می تواند به شما در بهبود عملکرد آنها به عنوان یک برنامه نویس یا مهندس کامپیوتر کمک کند.
در این مقاله از ایوسی، اشکالزدایی را تعریف میکنیم، اصطلاحات اساسی را بیان میکنیم، اهمیت آن را بررسی میکنیم، خطاهایی را که هنگام اشکالزدایی سیستم خود با آن مواجه میشوید شرح میدهیم، و هفت استراتژی را فهرست میکنیم که میتوانید برای اشکالزدایی سیستم خود اتخاذ کنید.
اشکال زدایی چیست؟
اشکال زدایی یک فرآیند لایه ای است که هدف آن تصحیح یک خطای کد در یک برنامه کامپیوتری است. این فرآیند جزء حیاتی چرخه عمر تست و توسعه نرم افزار است. این فرآیند شامل شناسایی مشکلات، جداسازی منابع مشکل، تعیین اصلاحات یا مصالحه برای مشکلات، و آزمایش تصحیح یا سازش برای اطمینان از عملکرد بهینه سیستم است. این فرآیند زمانی شروع می شود که شما یک خطای کد را در یک برنامه کامپیوتری شناسایی و بازتولید می کنید.
اشکال زدایی سخت افزار به عنوان یک مهندس می تواند شامل ردیابی اجزای یک ماشین یا سخت افزاری باشد که به درستی تنظیم نشده اند یا اتصال کوتاه پیدا کرده اند. به عنوان مثال، برای رفع اشکال اتصالات یک مدار مجتمع، می توانید یک تست اتصال JTAG را اجرا کنید. مراحلی که برای رفع اشکال یک سیستم انجام می شود به بهبود کیفیت سخت افزار یا نرم افزار کمک می کند. هنگامی که سیستمی را اشکال زدایی می کنید، می توانید از نتایج چنین فرآیندهایی برای تأثیرگذاری بر تجربه کاربری آینده استفاده کنید.
مطالب مرتبط: مهارت های برتر برای توسعه دهندگان نرم افزار
شرایط ضروری برای کمک به رفع اشکال
در اینجا لیستی از اصطلاحاتی است که باید هنگام تلاش برای اشکال زدایی یک سیستم به خاطر بسپارید:
کامپایلر
این برنامه ها تلاش شما را برای اشکال زدایی یک سیستم با ترجمه زبان های کدگذاری مانند C++ به زبان های یادگیری ماشینی که CPU می تواند درک کند، تسهیل می کند. این برنامه میتواند راهحلهایی را برای خطاهایی که خود شناسایی میکند ارائه دهد، اما معمولاً به ابزارهایی برای اشکالزدایی مؤثر خطاها نیاز دارید. برخی از کامپایلرها با ترجمه زبان های سطح بالا به زبان های اسمبلی میانی که توسط اسمبلرها ترجمه می شوند، عمل می کنند.
مطالب مرتبط: درک شباهت ها و تفاوت های بین C# و C++
استثنا
استثناها ناهنجاری ها یا رویدادهایی هستند که برخلاف جریان پیش فرض کد برنامه هستند. اکثر آنها حتی زمانی که استثناها رخ می دهند به اجرا ادامه می دهند، اما در جایی که این ناهنجاری بر عملکرد یک برنامه تأثیر می گذارد، شروع فرآیند برای اشکال زدایی برنامه مناسب است. شما می توانید با اجرای برنامه و استفاده از یک دیباگر برای شکستن آن، محل وقوع استثنا را شناسایی کنید.
اشکال زدا
این ابزار به شما کمک می کند تا با برجسته کردن ناحیه کد تحت تأثیر باگ، خطا را در برنامه ردیابی کنید. این ابزارها به شما کمک می کنند تا اصلاحات یا سازش های بهینه و به موقع را انجام دهید تا سیستم ها به خوبی کار کنند. میتوانید از اشکالزداییها با محرکهای مجموعه دستورالعملها برای حفظ سطوح بالای کنترل استفاده کنید، زیرا میتوانید برنامه را خارج از پردازنده خود اجرا کنید.
ارزش
این عنوان یا نامی است که پس از ایجاد به یک متغیر می دهید. به عنوان مثال، می توانید مقدار “سود ناخالص” را به یک متغیر مجموعه عددی اختصاص دهید. مقادیر در متغیرهای رزرو شده و تعریف شده توسط کاربر رخ می دهند و می توانید مقدار متغیرهای تعریف شده توسط کاربر را به روز کنید تا سیستم خود را به طور کامل اشکال زدایی کنید.
رابط برنامه نویسی برنامه (API)
API یک واسطه بین نرم افزارها است که به آنها اجازه می دهد با یکدیگر گفتگو کنند و طیف وسیعی از برنامه ها را داشته باشند. به عنوان مثال، هنگامی که یک برنامه تلفن هوشمند به اینترنت متصل می شود، API داده های بازیابی شده را به سروری ارسال می کند که آن ها را به گوشی هوشمند برمی گرداند. شما می توانید از این رابط برای اشکال زدایی سیستم ها یا به عنوان یک اقدام امنیتی برای سیستم های اطلاعاتی خود استفاده کنید.
مرتبط: API چیست؟ (به علاوه موارد استفاده و نکاتی برای پیاده سازی)
اهمیت اشکال زدایی
درک نحوه اشکال زدایی سیستم های خود می تواند به شما در ردیابی و شناسایی عوامل یا خطاهای مسئول رفتارهای غیر معمول در سیستم شما کمک کند. فرآیند ردیابی خطاها یا خطاها نیز می تواند برای بهبود کیفیت کلی یک سیستم پیشگیرانه باشد. به عنوان مثال، با مشاهده دقیق سیستم ها یا برنامه ها، می توان خطاها یا اشکالاتی را که مستعد آن هستند شناسایی کرد و آنها را برای مقاومت در برابر آن خطاها بهبود بخشید. ایجاد اشکال در بخش ها یا جنبه های یک برنامه با استفاده مکرر یا زیاد معمول است.
درک نحوه اشکال زدایی یک سیستم نیز به آزمایش کمک می کند. فرآیندهای عیب یابی و آزمایش یک سیستم مکمل و در عین حال متمایز هستند. عیب یابی یک سیستم شامل ردیابی و رفع یک خطا یا اشکال در کد منبع برنامه است. در مقابل، آزمایش شامل مشاهده تأثیری است که خطا روی برنامه می گذارد. این فرآیندها می توانند به شما در تعیین ماهیت و میزان آسیبی که یک خطا ایجاد می کند قبل از تصمیم گیری در مورد بهترین راه حل آن کمک کنند.
مطالب مرتبط: درک تفاوت بین کدنویسی در مقابل برنامه نویسی
انواع خطاها برای رفع اشکال
در اینجا برخی از خطاهای رایجی وجود دارد که می توانید هنگام تلاش برای اشکال زدایی یک برنامه با آنها روبرو شوید:
خطاهای منطقی
خطاهای منطقی در الگوریتم کد برنامه رخ می دهد. شناسایی در یک برنامه می تواند چالش برانگیز باشد زیرا معمولاً از یک برنامه صحیح که خروجی های غیرمنتظره تولید می کند ناشی می شود. این خطا زمانی رخ می دهد که یک برنامه نویس یک کد برای تکمیل یک عملکرد ناخواسته با خطا یا حذف ایجاد می کند. حل این نوع خطا مستلزم بررسی دقیق خطوط داده برای شناسایی متغیر نابجا و مسئول نقص است.
خطاهای نحوی
خطاهای نحوی حذف یا وقفه در زبان یک کد هستند. به عنوان مثال، یک نقطه یا براکت اضافی در یک خط کد به عنوان یک خطای نحوی حساب می شود و می تواند بر عملکرد برنامه تأثیر بگذارد. یک کامپایلر ابزاری مؤثر برای ردیابی این خطا است، زیرا معمولاً آنها را می شناسند و شما را از حضور آنها مطلع می کنند.
خطاهای زمان اجرا
این دسته از اشکالات و خطاها مستقیماً بر کاربر نهایی تأثیر می گذارد. آنها زمانی رخ می دهند که کاربر برنامه شما را روی کامپیوتر یا سیستم خود اجرا می کند. تغییرات در قالب، شکست در کد و تفسیرهای غیرمنتظره توسط رایانه ها معمولاً مسئول این خطا هستند. به عنوان مثال، کاربران نهایی با سیستم عاملی متفاوت از سیستم عاملی که در توسعه برنامه استفاده کرده اید، ممکن است آن را غیرقابل خواندن بدانند.
۷ استراتژی که می توانید برای رفع اشکال استفاده کنید
هنگام تلاش برای اشکال زدایی سیستم خود، این هفت استراتژی را دنبال کنید:
۱. یک دیباگر را اجرا کنید
بسیاری از ابزارهایی که میتوانید برای اشکالزدایی برنامهها استفاده کنید، ویژگیهایی را ارائه میدهند که میتوانید به صورت دستی در بخشهای کد اعمال کنید. این ویژگیها زمانی مرتبط میشوند که برنامه بهطور غیرمنتظره پاسخ دهد و رایانه در ردیابی علت با مشکل مواجه شود. شما می توانید نقاط شکست و سایر ویژگی های خاص ابزارها را فعال کنید تا اطمینان حاصل کنید که از متغیر صحیح در هر ناحیه از کد استفاده کرده اید.
۲. از دیدگاه علمی استفاده کنید
هنگام تلاش برای اشکال زدایی یک سیستم، استفاده از یک رویکرد علمی مفید است. این شامل ایجاد مفروضات یا فرضیه ها و سپس در نظر گرفتن گزارش های خطا و بخش های کد برای آزمایش فرضیه شما است. با این روش به یک خطا در سیستم خود نزدیک شوید، نتایج شما را بهبود می بخشد، زیرا می توانید دقیق تر باشید.
مرتبط: چگونه مهارت های تفکر انتقادی را توسعه دهیم
۳. بعد از هر بخش از کد جدید اشکال زدایی کنید
پس از نوشتن موفقیت آمیز یک بخش از کد، آن را از طریق یک کامپایلر یا دیباگر اجرا کنید تا قبل از افزودن بخش دیگری از عملکرد بهینه آن اطمینان حاصل کنید. اجرای آزمایشهای مکرر به این روش به شما کمک میکند تا خطاها و باگها را در زمان وقوع شناسایی کنید. این همچنین به شما کمک می کند تا با جداسازی اثر اشکالات از بخش های جدیدتر کد، کارایی را در توسعه نرم افزار خود حفظ کنید.
۴. از روش های عقب نشینی استفاده کنید
معمول است که یک خطا در یک ناحیه از کد، سایر بخش های کد و برنامه را به طور کلی تحت تأثیر قرار دهد. به دلیل وجود این الگو در اشکالات، هنگام تلاش برای اشکال زدایی یک سیستم، عقب نشینی مفید است. Backtracking شامل ردیابی نواحی کد از ابتدای کد تا نقطه ای است که خطا رخ می دهد. این استراتژی به شما کمک می کند تا برنامه ها را به طور موثرتری اشکال زدایی کنید زیرا هر خطای احتمالی را برطرف می کند.
۵. جستجوهای باینری را انجام دهید
جستجوی دودویی شبیه به فرآیند ردیابی است، زیرا شامل ارزیابی دقیق مناطق ساده کد می شود. این استراتژی زمانی مفید است که اثر یک خطا در ابتدای زبان برنامه نویسی رخ دهد در حالی که خطای واقعی در انتهای کد برنامه رخ می دهد. می توانید این استراتژی را با یک کامپایلر ترکیب کنید تا یک نقطه شکست در وسط کد قرار دهید، سپس کامپایلر را اجرا کنید تا در نقطه دقیق خطا متوقف شود.
۶. اشکالات را طبقه بندی کنید
در تلاش برای اشکال زدایی یک سیستم، یافتن خطاها یا اشکالات مشابهی که در زبان برنامه تکرار می شوند، معمول است. گروه بندی این اشکالات مفید است تا به شما کمک کند آنها را به راحتی شناسایی کنید و سازماندهی کنید. سپس می توانید رویکرد موفقیت آمیز را برای سایر باگ های گروه اعمال کنید. شما می توانید با رسیدگی به گروه های بزرگی از اشکالات با یک اقدام واحد در صورت امکان، بهره وری و کارایی خود را به میزان قابل توجهی افزایش دهید.
۷. از تحلیل کد استاتیک استفاده کنید
اگر ترجیح میدهید هنگام تلاش برای اشکالزدایی برنامهها از فرآیندهای دستی استفاده کنید، میتوانید از تحلیل استاتیک برای بررسی برنامه قبل از اجرای آن از طریق کامپایلرها و دیباگرها استفاده کنید. تجزیه و تحلیل استاتیک شامل مجموعه های خاصی از قوانین کدگذاری است که به شما کمک می کند ارزیابی های خود را چارچوب بندی کنید و داده هایی را ارائه دهید که می توانید از آنها برای شناسایی خطاها استفاده کنید. این تجزیه و تحلیل یک روش قابل اجرا است که می توانید برای کدهای جدید استفاده کنید. استفاده از این روش معمولاً مستلزم نمودارهای جریان کنترلی برای تجسم راه های احتمالی یک متغیر در داخل کد برنامه است.
همچنین بخوانید: