Poprawność programów. Błąd, źródła błędów.

Poprawność

programów.

Błąd, źródła błędów.

BUG

• to w żargonie informatycznym,

wyrażenie oznaczające pewien

błąd

usterkę

– niepożądane, powtarzające

się przy zajściu określonych czynników

działanie programu, wynikające z

błędu człowieka na jednym z etapów

tworzenia oprogramowania, zwykle na

etapie projektowania lub tworzenia

kodu źródłowego.

Pochodzenie nazwy „BUG”

• Wprowadzenie do

użycia
wspomnianego
terminu
angielskiego jest
przypisywane
admirał

Grace

Brewster Murray
Hopper

Pochodzenie nazwy „BUG”

• Podczas prowadzonych w

1945

lub

1947

. pracach z prymitywnym

komputerem

Harvard Mark II

operator stwierdził jego nieprawidłowe
działanie i po poszukiwaniach
przyczyny znalazł pomiędzy gołymi
przewodami przekaźnika drobnego
insekta (ang.

bug

) ćmę, która

powodowała spięcie.

DEBUGERY

• Bug jako nazwa błędu programistycznego

występuje w nazwach programów

pomagających usuwać błędy, tzw.

debugerów

• Programy te pozwalają śledzić wartości

określonych

zmiennych

rejestrów

wykorzystywanych w programie do momentu

wystąpienia

błędu

celem

znalezienia

dokładnego miejsca w

kodzie źródłowym

które należy zmienić, by bug się nie pojawiał.

Systemy zbierania informacji o

usterkach

i niedogodnościach w

programach

• BUGZILLA

W systemie Bugzilla błąd może zgłosić
każdy,  przez  określenie  warunków,  w
jakich  się  pojawia.  Zgłoszenie  jest
następnie  przydzielane  określonemu
programiście,

system

zawiera

aktualne informacje o postępach w
naprawianiu usterki.

Ilość bugów na linijkę kodu jest w
przybliżeniu niezależna od języka,
czyli

program

tej

samej

funkcjonalności napisany w języku
wyższego poziomu (np.

Perl

czy

Python

) będzie miał mniej bugów

niż w języku niższego poziomu
(

Java

, czy

asembler

Ilość błędów można

znacząco ograniczyć

poprzez:

•

pisanie testów

pisanie testów -

testy te powinny być

w miarę możliwości zautomatyzowane –

komputer potrafi przeprowadzić o kilka

rzędów wielkości więcej testów na
godzinę niż człowiek

•

ręczne audyty kodu

jawne opisanie

założeń jakie przyjmuje kod (np. co do

typów danych wejściowych, czy
spodziewanego sposobu użycia)

Ilość błędów można

znacząco ograniczyć

poprzez:

•

unikanie trudnych w analizie

konstrukcji

(jak słynne goto, czy

ewaluacja kodu w trakcie wykonania)

•

używanie narzędzi

wykrywających podejrzane

fragmenty kodu

(lint, ostrzeżenia

kompilatora).

TESTOWANIE PROGRAMÓW

• Czasem bugi wykrywa się przez

karmienie programu losowymi
danymi i sprawdzanie
otrzymywanych odpowiedzi.
Ponieważ typowe bugi dotyczą
wielu danych, wykrywa się w ten
sposób większość bugów.

TESTOWANIE PROGRAMÓW

• zwykle testuje się osobno podzespoły

programu, oraz program w całości
(zakładając przy tym, że podzespoły
działają poprawnie)

• testowanie w środowisku sztucznym, za

pomocą emulatorów sprzętu, sieci czy
sztucznego karmienia programu
wydarzeniami udającymi użytkowników

TESTOWANIE PROGRAMÓW

• Testy pisze się zwykle w późnej fazie

rozwoju oprogramowania.

• W metodologii

extreme programming

testy pisze się zanim rozpocznie się
pisanie danej części oprogramowania, co
ma zmniejszyć liczbę błędów.

• Do tworzenia testów i zarządzania nimi

istnieje wiele systemów, tzw.

testing

frameworks

, takich jak

XUnit

OGÓLNY BŁĄD

OCHRONY

• (ang.

general

protection

fault

)

architekturze

Intel

x86

jest

błędem

pojawiającym się, gdy bieżąco wykonywany

program komputerowy w jakiś sposób

narusza zasady sprzętu, na którym jest

wykonywany.

• Błędy, które powodują wystąpienie ogólnego

błędu ochrony, są zazwyczaj nieodwracalne i

uważa się, że najbezpieczniejszą reakcją na

nie jest przerwanie programu.

Wyróżnia się cztery typy
zdarzeń, które powodują
powstanie błędu:

• Błędy pamięci

• Błędy braku uprawnień

• Błędne zachowanie

• Błędy formatu

Błędy pamięci

• Ten przypadek zachodzi, gdy

program próbuje wykonać operację
na

części pamięci komputera

do której nie powinien mieć
dostępu.

Błąd pamięci obejmuje:

• Pisanie do

pamięci tylko do odczytu

(ang.

read-only)

• Próbę wykonania bajtów z pamięci, która

nie jest przeznaczona na instrukcje

• Próbę odczytania danych z pamięci

przeznaczonej na instrukcje

• Inne konflikty pomiędzy przeznaczeniem

pamięci a jej użytkowaniem przez
program

Błędy braku uprawnień

• W komputerze są obszary, które są

zarezerwowane do wyłącznego
użytku

systemu operacyjnego

• Jeśli program, który nie jest częścią

systemu operacyjnego próbuje użyć
któregoś z nich, może spowodować
to powstanie błędu ochrony

Błędne zachowanie

• Specyfikacja architektury

Intela

zawiera

pewne konwencje, do których programy
powinny się stosować, przeważnie ze
względu na ochronę poprawności
danych w programach i pomiędzy nimi.

• Program, który ich nie przestrzega,

może spowodować powstanie ogólnego
błędu ochrony.

Błędy formatu

• Ogólny błąd ochrony może się pojawić,

jeśli instrukcja załadowana przez

procesor

jest nieprawidłowa lub zbyt

długa.

Ogólny błąd ochrony może

zostać wywołany z wielu różnych

powodów:

• błędy naruszenia segmentacji poprzez

przekroczenie granic segmentu

• błędy naruszenia segmentacji poprzez

złamanie reguł dostępu do segmentu

• nieprawidłowa zawartość rejestrów

segmentowych

• dostęp do pamięci przy użyciu DS, ES, FS,

lub GS, gdy zawierają one zerowy selektor

• przełączanie zadań (TSS)

Z A D A N I A

Start
...

1. Co w języku informatyków oznacza

wyrażenie „bug”?

Kod źródłowy

Błąd, usterka

Nazwa „bug” wprowadzona została

przez:

Grace Murray Hopper

Aleksandra Kopers’a

DALE
J

WYJD
Ź

3. Debugery to:

a) Błędy pamięci
b) Programy usuwające błędy

4. Wskaż zdanie prawdziwe:

a) Program napisany w języku

wyższego poziomu będzie mieć

więcej błędów niż napisany w języku

niższego poziomu.

b) Błędy powstają głównie na etapie

tworzenia kodu źródłowego.

DALE
J

WYJD
Ź

WSTEC
Z

5. W metodologii extreme

programming testy pisze się zanim
rozpocznie się pisanie danej części
oprogramowania, co ma
zmniejszyć liczbę błędów.

6. Czym jest ogólny błąd ochrony?

PRAWDA

FAŁSZ

WSTEC
Z

DALE
J

WYJD
Ź

7. Jeśli instrukcja załadowana przez

procesor

jest nieprawidłowa lub zbyt

długa mamy do czynienia z błędem:

a) Braku uprawnień
b) Formatu

8. Co to jest i do czego służy Bugzilla?

WSTEC
Z

DALE
J

WYJD
Ź

9. Jeśli program, który nie jest

częścią systemu operacyjnego
próbuje użyć obszarów, które są
zarezerwowane do wyłącznego
użytku

systemu

operacyjnego

wtedy nie może to spowodować
powstania błędu ochrony.

WSTEC
Z

KONIE
C

OGÓLNY BŁĄD

OCHRONY

• (ang.

general protection fault

) w

architekturze

Intel x86

jest błędem

pojawiającym się, gdy bieżąco
wykonywany

program

komputerowy

jakiś

sposób

narusza zasady sprzętu, na którym
jest wykonywany.

•

W systemie Bugzilla błąd może

zgłosić każdy, przez określenie
warunków, w jakich się pojawia.

•

Zgłoszenie

jest

następnie

przydzielane

określonemu

programiście, a system zawiera
aktualne informacje o postępach w
naprawianiu usterki.

BUGZILLA

Document Outline