4886

Многофайловые проекты. Средства отладки и тестирования

Лекция

Информатика, кибернетика и программирование

Многофайловые проекты. Средства отладки и тестирования. При программировании любых более-менее сложных задач неизбежно возникают проблемы, связанные с разрастанием исходного кода и вызываемыми этим неудобствами при разработке и отладке. Естественным...

Русский

2012-11-28

67 KB

11 чел.

Многофайловые проекты. Средства отладки и тестирования.

При программировании любых более-менее сложных задач неизбежно возникают проблемы, связанные с разрастанием исходного кода и вызываемыми этим неудобствами при разработке и отладке. Естественным подходом в этом случае будет разбиение программы на меньшие части. В качестве самого простого способа декомпозиции программы можно рассматривать организацию её в виде набора функций, выполняющих логически целостные блоки кода, в результате чего исходную задачу можно рассматривать уже на более высоком уровне абстракции – как систему взаимодействия функций.

Следующим шагом повышения уровня абстракции программы является группировка функций и связанных с ними данных в отдельные файлы (модули), компилируемые раздельно. Получившиеся в результате компиляции объектные модули объединяются в исполняемую программу с помощью компоновщика. Разбиение на модули уменьшает время перекомпиляции и облегчает процесс отладки, скрывая несущественные детали за интерфейсом модуля и позволяя отлаживать программу по частям (или разными программистами).

Модуль содержит данные и функции их обработки. Другим модулям нежелательно иметь собственные средства обработки этих данных, они должны пользоваться для этого функциями первого модуля. Для того чтобы использовать модуль, нужно знать только его интерфейс, а не все детали его реализации. Чем более независимы модули, тем легче отлаживать программу. Это уменьшает общий объем информации, которую необходимо одновременно помнить при отладке. Разделение программы на максимально обособленные части является сложной задачей, которая должна решаться на этапе проектирования программы.

Модуль чаще всего представляет собой пару из заголовочного (*.h или *.hpp) файла и файла реализации (*.cpp, *.cxx). В заголовочном файле описывается интерфейс модуля, т.е. функции и данные, которые этот модуль предоставляет в пользование другим модулям программы. При проектировании модуля общее правило заключается в том, что в одном файле должны группироваться взаимозависимые объявления и определения, которые, скорее всего будут почти все одновременно нужны в некотором транслируемом модуле. В противном случае, слабо связанные объявления и определения лучше разместить в разных файлах. В заголовочных файлах размещают определения констант, встроенных фукнций (inline), шаблонов. Для избежания проблем, вызванных повторным опредедением функции и данных при включении одного и того же заголовочного файла в разных модулях программы, используются специальные директивы препроцессора (include guard).

В файле реализации даются определения функций, объявленных в h-файле, кроме того, здесь могут объявляться и определяться вспомогательные функции и данные, необходимые для реализации внутренней функциональности модуля, но не входящие в его интерфейс.

// header.h

// Include guard

#ifndef _HEADER_H_

#define _HEADER_H_

// Определение константы

const double CD = 1.234;

// Объявление функции

int func( double d );

// Определение шаблона функции

template< class T >

void tmplFunc( T & ref )

{

  ref++;

}

#endif //_HEADER_H_

// header.cpp

#include "header.h"

// Определение функции, объявленной в header.h

int func( double d )

{

  return static_cast< int >( d * d );

}

Средства отладки и тестирования.

Под отладкой понимают процесс поиска и устранения ошибок в программе. Для локализации причины, вызывающей нежелательное поведение, необходимо иметь возможность проследить путь исполнения программы, а также иметь возможность анализировать текущие значения переменных. Такие возможности предоставляются специальными инструментами разработки – отладчиками (debugger). Отладчик позволяет запускать программу в «пошаговом» режиме, наблюдать за её текущим состоянием, анализировать и изменять значения переменных в памяти и т.д. В комплект IDE Microsoft Visual Studio входит визуальный отладчик. При запуске программы на исполнение из Visual Studio с помощью стандартной команды Debug => Start Debugging (кнопка F5), отладчик подключается к ней автоматически. Кроме того, есть возможность подключения отладчика Visual Studio к любой другой уже выполняющейся программе. Для этого нужно использовать команду Debug => Attach to Process…, и выбрать в списке нужную программу.

Для входа в режим отладки можно в любой момент исполнения программы выполнить команду Debug => Break all. Исполнения программы будет приостановлено и следующая исполняемая инструкция кода (в случае, если исходный код для отлаживаемой программы доступен) будет указана отладчиком:

Далее исполнение программы может быть остановлено (Debug => Stop Debugging), продолжено в обычном режиме (Debug => Continue), либо в «пошаговом». Управление пошаговым исполнением осуществляется командами Step Over (переход к следующей инструкции), Step Into (вход «внутрь» следующей инструкции, например, вход в тело вызываемой функции), Step Out (выход «наружу» из текущего кода в вызывающий код, например, выход из функции).

Для более удобного перехода сразу к некоторой конкретной инструкции можно выполнить команду Run To Cursor из контекстного меню, вызываемого правой кнопкой мыши при клике на нужный участок исходного кода в редакторе Visual Studio. Кроме того, инструкцию можно пометить с помощью точки останова (breakpoint) кликнув на колонку слева от редактора кода напротив нужной строки, в этом случае программа будет приостановлена и переведена в режим отладки сразу, как только исполнение достигнет отмеченной инструкции:

Отладчик Visual Studio предоставляет множество интсрументов, облегчающих анализ исполняемой программы. Наиболее важными инструментами являются списки переменных Autos (автоматические переменные), Locals (локальные переменные), а также Watch (список нужных переменных, задаваемый программистом самостоятельно). В процессе отладки в этих списках будут показаны текущие значения переменных, причем их значения можно вручную изменять непосредственно в ходе выполнения программы:

\

Еще одним удобным инструментом отладки является стек вызовов Call Stack, позволяющий проанализировать, какими функциями была вызвана текущая, и переходить непосредственно к вызывающему коду двойным кликом по соответствующей строке таблицы:

После завершения отладки часто бывает необходимо также оценить эффективность разработанной программы с целью оптимизации производительности. С этой целью используют профилировщики (profiler – профайлер). Профилировщик представляет собой спецальный инструмент, позволяющий оценить, какие именно функции в программе вызываются наиболее часто и несут наибольшую вычислительную нагрузку, что позволяет сосредоточить усилия на оптимизации именно этих участков кода.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

59017. Казки Шарля Перро 34.5 KB
  Казкові перегони Кожний учень отримує квитокпазл за допомогою яких клас учнів ділиться на три команди: Попелюшка Кіт у чоботях Червона шапочка Завдання: кожна команда має скласти з пазлів малюночок і правильно вказати назву казки.
59018. Карта півкуль. Океани. Материки 51 KB
  Мета: сформувати уявлення про види географічних карт; сформувати поняття океан море материк навчити користуватися картою півкуль показувати на карті океани та материки Обладнання: глобус карта півкуль фізична карта України демонстраційні картки з назвами материків та океанів...
59019. Керівникові клубу інтелектуалів 159 KB
  Мета: ознайомити учнів з вимогами до запитання в грі Що Де Коли та планом побудови запитань; учити самостійно складати запитання розвивати вміння знаходити звичайне в незвичайному.
59020. Кожна байка чогось навчає 58 KB
  Ми закінчили працювати над розділом який називається Байки. Чому він так називається Байки яких авторів вміщені в ньому Сьогодні ми детальніше познайомимося з вивченими поетамибайкарями прочитаємо їх байки повчимось визначати мораль байки.
59021. Коли руйнуються любовні стосунки - руйнується світ 32.5 KB
  Обладнання: портрет письменника Всесвітня література 1998 № 9 форзац репродукція картини М. Всесвітня література 1999 № 6 с. Бесідаінсценівка зустрічі з письменником: учні й учитель задають запитання учню який виконує роль письменника Всесвітня література 1998 № 6 с. Доповнення вчителя Зарубіжна література 1998 № 8 с.
59022. Композиція музичного твору 46.5 KB
  Глинки виходить перша група учнів яка готувала матеріал про композиторів твори яких написані у сонатній формі 1й учень. 2й учень. Глінки 3й учень. Учень зачитує підготовлене цікаве повідомлення про творчий і життєвий шлях композитора 12 хв.
59023. Комунікація. Дискусія та правила її ведення 40.5 KB
  Протягом заняття ми мультимедійна проекція слайдів: визначимо місце дискусії у процесі вербальної комунікації; ознайомимося з правилами її ведення; навчимось практично їх використовувати. І тоді людина вдається до дискусії.
59024. Краса, велич і трагедія в образах шевченкового Кобзаря 49 KB
  Природно шевченкові пейзажі є саме такими. Де й навіщо використовує Шевченко пейзаж На початку іноді в середині великого поетичного твору. Яка назва цієї пісні Що ви знаєте про історію її написання Яким у ній зображено Дніпро В іншій поезії Шевченко зазначає...
59025. Краса осені (прикмети та ознаки) 41 KB
  Осінь наче художник велетенським пензлем розфарбовує у яскраві кольори плоди та листя. Ось так починається осінь. Осінь Які слова допомогли вам відгадати загадки Підкреслимо їх. розфарбувала жовті шати одягає жде білу сестрицю...