Программирование

При создании программы ошибки естественны и неизбежны. Вопрос лишь в том, как с ними справиться. По нашему мнению, при разработке серьезного программного обеспечения попытки обойти, найти и исправить ошибки занимают более 90% времени. Для программ, безопасность работы которых является первоочередной задачей, эти усилия займут еще больше времени. В маленьких программах легко избежать ошибок, но в больших вероятность ошибок возрастает.

  Мы предлагаем три подхода к разработке приемлемого программного обеспечения.

• Организовать программное обеспечение так, чтобы минимизировать количество ошибок.

• Исключить большинство ошибок в ходе отладки и тестирования.

• Убедиться, что оставшиеся ошибки не серьезны.

Ни один из этих подходов сам по себе не позволяет полностью исключить ошибки, поэтому мы будем использовать все три.

При разработке надежных программ, т.е. программ, которые делают то, для чего предназначены при допустимом уровне ошибок, большую роль играет опыт. Пожалуйста, не забывайте, что в идеале программы всегда должны работать правильно. Разумеется, на практике мы можем лишь приблизиться к идеалу, но отказ от трудоемких попыток приблизиться к идеалу заслуживает безусловного осуждения.

5.2. Источники ошибок

  Перечислим несколько источников ошибок.

• Плохая спецификация. Если мы слабо представляем себе, что должна делать программа, то вряд ли сможем адекватно проверить все ее “темные углы” и убедиться, что все варианты обрабатываются правильно (т.е. что при любом входном наборе данных мы получим либо правильный ответ, либо осмысленное сообщение об ошибке).

• Неполные программы. В ходе разработки неизбежно возникают варианты, которые мы не предусмотрели. Наша цель — убедиться, что все варианты обработаны правильно.

• Непредусмотренные аргументы. Функции принимают аргументы. Если функция принимает аргумент, который не был предусмотрен, то возникнет проблема, как, например, при вызове стандартной библиотечной функции извлечения корня из –1,2: sqrt(–1.2). Поскольку функция sqrt() получает положительную переменную типа double, в этом случае она не сможет вернуть правильный результат. Такие проблемы обсуждаются в разделе 5.5.3.

• Непредусмотренные входные данные. Обычно программы считывают данные (с клавиатуры, из файлов, из средств графического пользовательского интерфейса, из сетевых соединений и т.д.). Как правило, программы выдвигают к входным данным много требований, например, чтобы пользователь ввел число. А что, если пользователь введет не ожидаемое целое число, а строку “Отстань!”? Этот вид проблем обсуждается в разделах 5.6.3 и 10.6.

• Неожиданное состояние. Большинство программ хранит большое количество данных (“состояний”), предназначенных для разных частей системы. К их числу относятся списки адресов, каталоги телефонов и данные о температуре, записанные в объекты типа vector. Что произойдет, если эти данные окажутся неполными или неправильными? В этом случае разные части программы должны сохранять управляемость. Эти проблемы обсуждаются в разделе 26.3.5.

• Логические ошибки. Эти ошибки приводят к тому, что программа просто делает не то, что от нее ожидается; мы должны найти и исправить эти ошибки. Примеры поиска таких ошибок приводятся в разделе 6.6 и 6.9.

Данный список имеет практическое применение. Мы можем использовать его для контроля качества программы. Ни одну программу нельзя считать законченной, пока не исследованы все потенциально возможные источники ошибок. Этот список целесообразно иметь в виду уже в самом начале проекта, поскольку очень маловероятно, что поиск и устранение ошибок в программе, запущенной на выполнение без предварительного анализа, не потребует серьезной переработки.

5.3. Ошибки во время компиляции

Когда вы пишете программы, на первой линии защиты от ошибок находится компилятор. Перед тем как приступить к генерации кода, компилятор анализирует его в поисках синтаксических ошибок и опечаток. Только если компилятор убедится, что программа полностью соответствует спецификациям языка, он разрешит ее дальнейшую обработку. Многие ошибки, которые обнаруживает компилятор, относятся к категории “грубых ошибок”, представляющих собой ошибки, связанные с типами, или результат неполного редактирования кода.

Другие ошибки являются результатом плохого понимания взаимодействия частей нашей программы. Новичкам компилятор часто кажется маловажным, но по мере изучения свойств языка — и особенно его системы типов — вы по достоинству оцените способности компилятора выявлять проблемы, которые в противном случае заставили бы вас часами ломать голову.

В качестве примера рассмотрим вызовы следующей простой функции:

int area(int length, int width); // вычисление площади треугольника

5.3.1. Синтаксические ошибки