Linux программирование в примерах - Роббинс Арнольд
Вдобавок, многие другие аспекты программы можно проверять статически, т.е. путем анализа исходных текстов.
Программа splint (Secure Programming Lint — Lint для безопасного программирования)[186] является современным обновлением lint. Она предусматривает слишком много опций и возможностей, чтобы перечислять их здесь, но ее стоит исследовать.
Следует знать об одной особенности подобных lint программ, которая заключается в том, что они выводят целый поток предупреждающих сообщений. Многие из сообщаемых предупреждений в действительности безвредны. В таких случаях инструменты допускают использование специальных комментариев, сообщающих. «Да, я знаю об этом, это не проблема», splint лучше всего работает, когда вы предоставляете в своем коде большое количество подобных примечаний.
splint является мощным, но сложным инструментом; выделение некоторого времени на изучение его использования, а затем частое его использование поможет сохранить ваш код ясным.
15.6. Тестирование программ
Разработка программного обеспечения содержит элементы и искусства, и науки, это одна сторона того, что делает ее такой восхищающей и стимулирующей профессией. Данный раздел вводит в тему тестирования программного обеспечения, которая также включает в себя и искусство, и науку; таким образом, это несколько более общий и высокий уровень (читай: «на который можно махнуть рукой»), чем остальная часть данной главы.
Тестирование программ является неотъемлемой частью процесса разработки программного обеспечения. Весьма маловероятно, что программа заработает правильно на 100 процентов при первой компиляции. Программа не несет ответственности за свою правильность; за это отвечает автор программы. Одним из самых важных способов проверки того, что программа работает так, как предполагалось, является ее тестирование.
Один из способов классификации различных видов тестов следующий:
Тесты модулей (Unit tests)
Это тесты, которые вы пишете для каждого модуля или функционального компонента своей программы. В качестве части работы может потребоваться также создать окружение (scaffolding) — код, предназначенный для предоставления поддерживающего каркаса, чтобы запустить модуль в виде отдельной программы.
Важно спроектировать тесты для каждого функционального компонента во время его разработки. Это помогает прояснить проектирование особенностей; знание того, как это тестировать, помогает определить, что следует и что не следует делать в первую очередь.
Комплексные тесты (Integration tests)
Это тесты, которые применяются, когда все функциональные компоненты были написаны, протестированы и отлажены по отдельности. Идея в том, что все затем помешается на свое место в каркасе и тестируется все в целом, чтобы убедиться, что взаимодействия между компонентами работают.
Возвратные тесты (Regression tests)
Неизбежно вы (или ваши пользователи!) обнаружат проблемы. Это могут быть действительные ошибки, или ограничения дизайна, или неизбежные отказы в «пограничных случаях». Когда вы смогли воспроизвести и исправить проблему, сохраните первоначальные условия отказа в качестве возвратного теста.
Возвратный тест позволяет вам убедиться, что при проведении изменений не была повторена старая проблема. (Это случается довольно легко.) Пропустив программу после проделанных изменений через набор тестов, вы можете быть (более) уверены, что все работает таким образом, как предполагалось.
Тестирование следует по возможности автоматизировать. Это особенно легко сделать для программ, не содержащих графического пользовательского интерфейса (GUI), написанных в стиле инструментов Linux/Unix: читающих стандартный ввод или указанные файлы и записывающих в стандартный вывод и стандартную ошибку. По меньшей мере, тестирование можно осуществить с помощью простых сценариев оболочки. Более сложное тестирование осуществляется обычно с помощью отдельного подкаталога test и программы make.
Тестирование программного обеспечения само по себе является отдельной областью, и мы не предполагаем отдавать ей здесь должное; скорее, наше намерение дать вам знание, что тестирование является неотъемлемой частью разработки и часто движущей силой для использования ваших навыков в отладке! Вот очень короткий резюмирующий список.
• Проектируйте тест вместе с функциональностью
• Тестируйте пограничные условия: убедитесь, что функция работает внутри и на действительных границах и что она корректно выдает ошибку за их пределами. (Например, функция sqrt() должна потерпеть неудачу с отрицательным аргументом).
• Используйте в своем коде операторы проверки (см. раздел 12.1 «Операторы проверки assert()») и проведите свои тесты с разрешенными операторами проверки.
• Создайте и используйте повторно тестовое окружение.
• Сохраняйте условия сбоев для возвратного тестирования
• Как можно больше автоматизируйте тестирование.
• Печатайте число потерпевших неудачу тестов, чтобы легко можно было определить успех или неудачу, а также степень неудачи.
• Используйте инструменты обзора кода, такие, как gcov, чтобы удостовериться, что ваш набор тестов охватывает весь ваш код.
• Тестируйте с самого начала и тестируйте часто.
• Изучите литературу по тестированию программного обеспечения, чтобы совершенствовать свою способность разрабатывать и тестировать программное обеспечение.
15.7. Правила отладки
Отладка не является «черной магией». Ее принципы и методики могут быть изучены и последовательно применены каждым. С этой целью мы рекомендуем книгу Debugging Дэвида Эганса (David J. Agans; ISBN: 0-8144-7168-4). У книги есть веб-сайт[187], на котором обобщены правила и представлен плакат для загрузки, чтобы вы могли его распечатать и повесить на стену в своем офисе.
Чтобы завершить наше обсуждение, мы представляем следующий материал. Он был адаптирован Дэвидом Эгансом по разрешению из Debugging, Copyright © 2002 David J. Agans, опубликованной AMACOM[188], отделением American Management Association, New York. Мы благодарим его.
1. Поймите систему. Когда ничто не помогает, прочтите руководство. Вам необходимо узнать, что должна делать проблемная система и все ее части, если хотите выяснить, почему она не работает. Поэтому прочтите всю документацию, которую можете получить в свои руки (и в свой браузер).
Знание того, где находятся функциональные блоки и размещаются данные, и как они взаимодействуют, дает вам схему для изоляции ошибки. Конечно, вам нужно знать также соответствующую область (язык, операционную систему, приложение) и свои инструменты (компилятор, отладчик исходного кода).
2. Вызовите сбой. Для того, чтобы увидеть ошибку, вы должны быть способны постоянно воспроизводить сбой. Задокументируйте свои процедуры и начните с известного состояния, чтобы вы всегда могли снова вызвать сбой. Ищите ошибку в системе, которая дает сбой, не старайтесь имитировать проблему на другой системе. Не доверяйте статистике непостоянных проблем; они скорее скроют ошибку, чем проявят ее. Вместо этого постарайтесь сделать ее устойчивой, изменяя вводимые данные, начальные условия и координацию действий.
Если ошибка все еще непостоянна, вам придется сделать так, чтобы она выглядела постоянной. При каждом запуске фиксируйте в журнале каждый бит информации, какой только сможете; затем, когда есть успешные запуски и сбои, сравните их друг с другом. Если вы собрали достаточно данных, вы сможете нацелиться на проблему, как если бы смогли вызывать ошибку все время. Способность вызывать каждый раз ошибку означает также, что вы сможете сказать, когда вы ее исправили.
