5.1. Отладчики

Компиляторы основных языков программирования обычно постав­ляются со сложными отладчиками, часто входящими в состав среды программирования, которая объединяет в себе создание и редактирова­ние исходного кода, компиляцию, выполнение и отладку. Отладчики включают в себя графический интерфейс для пошагового выполнения программы, оператор за оператором или функция за функцией, с остановками на конкретных строках программы или при достижении какого-то условия. Они также предоставляют возможность форматирования и отображения значений переменных.

Отладчик можно использовать непосредственно, если существующая проблема точно известна. Некоторые отладчики включаются автомати­чески, если во время выполнения программы что-то происходит не так, как следует. Обычно довольно легко обнаружить, в каком месте выполнялась программа, если она неожиданно аварийно завершилась, при этом можно рассмотреть последовательность функций, выполнявшихся в тот момент (это называется "просмотр стека вызовов"), а также отобразить значения локальных и глобальных переменных. Этой информации бывает достаточно, чтобы выявить ошибку. В противном случае можно повторно запустить программу в пошаговом режиме, чтобы обнаружить, где именно начинается неверное поведение.

В правильной среде программирования, в руках опытного пользова­теля, хороший отладчик делает отладку эффективной и быстрой, чуть ри не безболезненной. Почему, имея в распоряжении столь мощные инструменты, кто-то будет заниматься отладкой без них? Почему мы отводим отладке целую главу?

Тому есть несколько причин, некоторые — вполне объективные, а другие основаны на личном опыте. Часть менее распространенных языков программирования не имеет отладчиков или обеспечивает лишь рудиментарные возможности отладки. Отладчики системно-зависимы, так что вы можете оказаться в системе, в которой нет привычного вам отладчика. Некоторые программы не очень хорошо поддаются отладке: многопроцессные или многонитевые программы, операционные системы, распре­деленные системы зачастую должны отлаживаться более низкоуровневыми средствами. В таких ситуациях вы можете полагаться только на себя, и немногие вещи могут вам помочь: операторы выдачи сообщений на экран, личный опыт и способность рассуждать, глядя на код.

Наш личный выбор — стараться не использовать отладчики, кроме как для просмотра стека вызовов или же значений пары переменных. Одна из причин этого заключается в том, что очень легко потеряться в деталях сложных структур данных и путей исполнения программы; мы считаем пошаговый проход по программе менее продуктивным, чем усиленные размышления и код, проверяющий сам себя в критических точках. Щелканье по операторам занимает больше времени, чем просмотр сообщений операторов отладочной выдачи, расставленных в критических местах. Быстрее решить, куда поместить оператор отладочной выдачи, чем проходить шаг за шагом критические участки кода, даже предполагая, что мы знаем, где находятся такие участки. Более важно то, что отладочные операторы сохраняются в программе, а сессии отладчи­ка преходящи.

Слепое блуждание в отладчике, скорее всего, непродуктивно. Полез­нее использовать отладчик, чтобы выяснить состояние программы, в ко­тором она совершает ошибку, а затем подумать о том, как такая ошибка могла возникнуть. Отладчики могут быть запутанными и сложными программами, особенно для новичков, которым они принесут больше недоумения, чем помощи. Если задать отладчику неправильный вопрос, то он, скорее всего, даст вам ответ, и вы не догадаетесь, куда этот ответ заведет вас.

Отладчик, однако же, может иметь невероятное значение, и вам обя­зательно надо включить его в свой набор инструментов; скорее всего, от­ладчик — первое, к чему вы прибегнете. Но даже если отладчика у вас нет или вы застряли на особенно сложной проблеме, все равно техничес­кие приемы, рассмотренные в этой главе, позволят вам отлаживаться эф­фективно и быстро. Они также помогут увеличить продуктивность ис­пользования отладчика, потому что в основном эти приемы связаны с рассуждениями об ошибках и вероятных причинах их появления.