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

42417. Бинарные отношения. Симметричные отношения 141.5 KB
  Определение 6: Отношение  на множестве Х называется рефлексивным если для любого элемента хХ выполняется хх. Определение 7: Отношение  на множестве Х называется симметричным если для любых хуХ из ху следует ух. Определение 8: Отношение  на множестве Х называется транзитивным если для любых хуzХ из ху yz следует xz. Определение 9: Отношение  на множестве Х называется антисимметричным если для любых xy X из xy и yx следует x=y.
42418. Функции. Принцип Дирихле 46 KB
  Докажите что либо одно из них делится на 5 либо сумма нескольких рядом стоящих чисел делится на 5. Докажите что какието три из них можно накрыть квадратиком со стороной 02 м. Докажите что найдутся как минимум 2 ученика отмечающих дни рождения в один месяц. Докажите что расстояние между некоторыми двумя из них меньше 05 см.
42419. Комбинаторика. Основные комбинаторные принципы и соединения 198.5 KB
  Введем некоторые важные обозначения: множества будем обозначать заглавными буквами; множества состоят из элементов которые будем обозначать малыми буквами. Такие множества будем изображать перечислением элементов заключая их в фигурные скобки. 3 Количество элементов в множестве называется мощностью и записывается как . Комбинаторные соединения Некоторая совокупность элементов данного nмножества называется выборкой.
42420. Булева алгебра. Законы логики высказываний. Эквивалентные преобразования 83 KB
  Законы логики высказываний. Теоретическая часть Всё множество формул логики высказываний с точки зрения их значения истинности разбивается на три класса: 1 тождественно истинные тавтология; 2 тождественно ложные противоречие; 3 нейтральные. Особое место в логике высказываний занимают законы логики тождественно истинные формулы тавтологии. Законы логики высказываний Закон тождества: А эквивалентно А.
42421. Равносильность формул. Закон двойственности. Логические функции 120.5 KB
  Каждая формула представляет собой функцию входящих в нее букв А В Определение1: Формулы F1 и F2 называются равносильными если при любых значениях входящих в них переменных x1x2xn эти формулы принимают одинаковые значения. Между понятиями равносильности и эквивалентности существует связь: если формулы F1 и F2 равносильны то формула F1F2 эквивалентность принимает одни и те же значения при всех значениях переменных и обратно: если формула F1F2 принимает одни и те же значения при всех значениях переменных то формулы F1 и F2...
42422. Нормальные формы формул. Проблема разрешения 89 KB
  Теорема 1 о приведении к ДНФ: Для любой формулы А можно найти такую формулу В находящуюся в ДНФ что АВ. Формула В называется ДНФ формулы А. Конечно например все ДНФ данной формулы равносильны. Выделим среди ДНФ так называемую совершенную дизъюнктивную нормальную форму формулы.
42423. Полные системы булевых функций. Многочлен Жегалкина. Теорема Поста 60 KB
  Цель работы: овладение навыками представления булевых функций в виде полинома Жегалкина. Теоретическая часть Таблицы истинности булевых функций сростом числа аргументов становятся громоздкими и неудобными. Более удобный аналитический способ задания булевых функций основан на рассмотрении двузначной алгебры Поста с операцией суперпозиции над множеством булевых функций.
42424. Минимизация булевых функций методом Квайна 686 KB
  Теоретическая часть Рассмотренные выше совершенная дизъюнктивная и конъюнктивная нормальные формы СДНФ и СКНФ используются для первоначального представления заданной переключательной функции через функции основной системы. Но эти формы не удобны для построения логических схем ЭВМ так как часто содержат элементы которые можно исключить при синтезе схем исходя из других форм представления функции. Существует ряд эффективных способов нахождения минимальной ДНФ булевой функции. Применяемая в методе Квайна операция неполного склеивания...
42425. Функциональные схемы 435 KB
  Такие схемы встречаются в электронных устройствах используемых в компьютерах калькуляторах телефонных системах и ряде других устройств. Постановка задачи синтеза логических схем По аналогии с тем как из трех элементарных частиц  протонов нейтронов и электронов порождаются различные химические элементы которые соединяясь в молекулы образуют вещества всей живой и неживой природы из трех простейших логических схем  дизъюнктора конъюнктора и инвертора можно образовать сколь угодно сложные функциональные схемы соответствующие...