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

50076. ИЗУЧЕНИЕ УСТРОЙСТВА И РАСЧЕТ ПЕРВИЧНЫХ СРЕДСТВ ПОЖАРОТУШЕНИЯ 376 KB
  В качестве первичных средств пожаротушения применяют воду песок асбестовое или войлочное полотно огнетушители. Огнетушители надежное средство при тушении загораний до прибытия пожарных подразделений. Воздушно-пенные огнетушители В качестве веществ для получения воздушно-механической пены широко используют различные пенообразователи поверхностно-активные вещества и смачиватели.
50077. ДИСПЕРСИЯ ПРИЗМЫ 304 KB
  Дисперсией света называются явления обусловленные зависимостью показателя преломления от частоты или длины волны излучения: 1 Один из важнейших выводов электромагнитной теории света Максвелла состоит в том что показатель преломления электромагнитных волн равен в системе СГСэ: 2 Здесь ε и μ диэлектрическая и магнитная проницаемости среды постоянные которые в первоначальной теории полагались не зависящими от частоты падающего света. Для того чтобы получить соотношение связывающее показатель преломления с длиной волны необходимо...
50078. Техніка ведення мяча 22.5 KB
  Техніка ведення мяча. Ведення мяча здійснюється за допомогою переміщень у процесі яких застосовується біг іноді ходьба. Ведення зовнішньою частиною підйому виконується несильними ударами в нижню частину мяча з метою надати йому зворотного руху щоб він сильно не віддалявся від гравця. При веденні внутрішньою частиною підйому футболіст спрямовує мяч перед собою носок ноги перед доторком до мяча трохи відводиться назовні.
50080. Циклические программы 47.5 KB
  Операторов цикла в Паскале три: for repet while. Оператор For Оператор состоит из заголовка в котором определяется порядок изменения переменной параметра цикла и тела цикла являющегося многократно повторяющимся алгоритмом. Общий вид оператора: For параметр цикла : = начальное значение to конечное значение do оператор; {тело цикла}. Этот оператор применяется если начальное значение конечного значения; For параметр цикла:= начальное значение downto конечное значение do оператор; применяется если начальное значение конечного значения.
50081. ПРОЧНОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МАТЕРИАЛОВ В РАСЧЕТАХ ПО МЕТОДУ ПРЕДЕЛЬНЫХ СОСТОЯНИЙ 51.5 KB
  Соответствующими стандартами установлены также другие нормативные характеристики материалов объемная масса модули упругости и сдвига коэффициенты трения сцепления характеристики ползучести усадки температурного расширения усушки набухания и другие. Возможные отклонения нормативных характеристик конструкционных материалов и грунтов в неблагоприятную сторону учитываются коэффициентами надежности по материалу и грунту . Эти коэффициенты учитывают ряд факторов не проявляющихся при стандартных испытаниях но встречающихся в практике...
50082. Визначення показника заломлення скляної плоскопаралельної пластинки інтерференційним методом 674 KB
  На оптичній лаві послідовно розташовані джерело світла лазер 1 типу ЛГ56 екран 2 в центрі якого розміщено мікрообєктив та плоскопаралельна скляна пластинка 3 товщиною d. Відбиваючись від її передньої та задньої граней промені світла накладаються і утворюють на екрані інтерференційну картину у вигляді концентричних кілець  так звані смуги однакового нахилу. В чому полягає суть методу визначення показника заломлення скляної пластинки в даній роботі Що називається явищем інтерференції світла Які хвилі називаються когерентними...
50083. Стройові вправи. Правила піднімання вантажу 61 KB
  Основи термiнологiï: положення лежачи рiвновага. Положення лежачи. Лежачи на спинi Положення при якому торкаються пiдлоги всi частини задньоï поверхнi тiла положення рук визначається вiдносно тулуба Лежачи на животi Положення при якому торкаються пiдлоги всi частини передньоï поверхнi тiла пiдборiддя теж торкається пiдлоги Лежачи на животi прогнувшись Положенняпри якому торкаються пiдлоги нижня частина грудноï клiтини живiт i таз; верхня частина тулуба i ноги знаходяться над...
50084. Ролевая теория личности. Ролевые конфликты 16.93 KB
  Ролевая концепция личности возникла в американской социальной психологии в 30-х гг. XX в. (Дж. Мид) и получила широкое распространение в различных социологических течениях, прежде всего, в структурно-функциональном анализе