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

34437. Участие России в первой мировой войне: причины, роль Восточного фронта, последствия 32.5 KB
  Причины первой мировой войны: обострение противоречий между великими державами в борьбе за передел мира образование двух противоборствующих блоков – Тройственного союза и Антанты. Таким образом за три года войны ни одна из сторон не достигла решающего перевеса. Последствия войны для России: Экономический кризис. За годы войны окрепла экономическая мощь и политические позиции буржуазии.
34438. Революционные события 1917 г.: свержение самодержавия, кризисы Временного правительства, приход к власти большевиков. Первые преобразования Советской власти 37 KB
  : свержение самодержавия кризисы Временного правительства приход к власти большевиков. Первые преобразования Советской власти. В ходе революции были созданы 2 органа власти: Петроградский Совет во главе с меньшевиком Чхеидзе Временное правительство во главе с князем Львовым состоявшее из буржуазных деятелей Государственной Думы. Было ликвидировано самодержавие в стране сложилось двоевластие.
34439. Гражданская война в России: причины, участники, этапы, итоги 32.5 KB
  Восстал Чехословацкий корпус Большевики начинают создание Красной армии Лето 1918 – осень 1920 гг. – фронтовой этап военное противостояние Красной армии и белого движения. Большевики вводят всеобщую воинскую повинность для рабочих и беднейших крестьян в Красной армии вводилась строгая дисциплина привлекались старые военспецы. Красная армия разбила армии Юденича Колчака и Деникина Апрельоктябрь 1920 г.
34440. Новая экономическая политика: мероприятия и итоги 35 KB
  Оценки сущности и значения нэпа. началось восстание моряков в Кронштадте Основным содержанием нэпа стало широкое использование рыночных отношений. Итоги нэпа: Быстро восстанавливался довоенный уровень промышленности и сельского хозяйства был ликвидирован транспортный кризис Развивалась частная инициатива появился слой предпринимателей нэпманов Стабилизировалась финансовая система Полки магазинов заполнились товарами Выросла безработица уровень жизни большинства народа оставался низким Противоречивость нэпа: в экономике:...
34441. Образование СССР: причины и принципы создания союза 34 KB
  После гражданской войны на месте бывшей Российской империи появились новые государства: Финляндия Польша Латвия Стали независимыми государствами с буржуазными правительствами Литва Эстония Россия Украина Стали Советскими республиками Белоруссия Закавказская Федерация Бухарская республика Хорезмская республика Дальневосточная республика Предпосылки образования СССР: Экономическая взаимозависимость республик которые раньше существовали в рамках одного государства Необходимость противостоять общим врагам Все...
34442. Строительство социализма в СССР в 1920 – 1930-е гг.: становление тоталитарного режима, проведение индустриализации и коллективизации, культурная революция 42.5 KB
  В середине 20х годов перед советским государством встала задача модернизации экономики и превращения СССР из аграрноиндустриальной страны в индустриальную. СССР мог производить любой вид промышленной продукции Индустриализация тяжело отразилась на положении крестьян. С одной стороны был сделан гигантский скачок в развитии страны СССР вышел на 2 место в мире по производству промышленной продукции.
34443. Великая Отечественная война 1941 – 1945 гг.: основные этапы, события и итоги. Источники и значение победы 43 KB
  Этапы войны: 22 июня 1941 г. Причины неудач Красной Армии в первые месяцы войны: Неожиданность нападения Германии войска не были приведены в полную боевую готовность; Не было завершено перевооружение Красной Армии новую технику не успели освоить. В начале войны многие части не имели связи со своими штабами что затрудняло получение сведений о враге и приводило к окружению и плену. Центральным событием начального этапа войны стала битва за Москву 30 сентября – 56 декабря 1941 г.
34444. Развитие СССР в 1953 – 1964 гг. Десятилетие реформаторского порыва 33.5 KB
  На ХХ съезде партии Хрущев осудил культ личности Сталина. Не допускалась критика партии и социализма. была принята новая программа партии которая ставила задачу построения коммунизма за 20 лет. Первым секретарем партии стал Л.
34445. СССР в середине 1960-середине 1980-х гг.: основные тенденции и противоречия социально-экономического развития 34.5 KB
  СССР в середине 1960середине 1980х гг. В новой Конституции СССР принятой в 1977 г. Под руководством председателя Совета министров СССР А. Результатом стало все большее отставание СССР от стран Запада.