77358

О реальности автоматизации отладки счетных программ

Научная статья

Информатика, кибернетика и программирование

Современные отладчики позволяя осуществлять мониторинг по ходу исполнения программы помогают в локализации ошибок. Для таких систем нужна эталонная программа или эталонный запуск сохраняющий информацию о ходе выполнения программы. В частности о неправильности может сигнализировать сбой программы типа деления на ноль некорректного обращения к памяти или срабатывания ssertусловия. В случае плавающей ошибки анализируя выдачи программы при разных запусках можно попытаться обнаружить отличающиеся значения.

Русский

2015-02-02

26.5 KB

0 чел.

О реальности автоматизации отладки счетных программ

Елена Викторовна Рубилова, Сергей Владимирович Шарф

УрГУ, ИММ УрО РАН, г. Екатеринбург

Отладка — это локализация и исправление ошибок в программе. Современные отладчики, позволяя осуществлять мониторинг по ходу исполнения программы, помогают в локализации ошибок. При этом почти всё управление мониторингом и весь анализ выдаваемой информации возложены на программиста. Представляется, что для многих типов ошибок часть анализа можно делать автоматически. Существуют инструменты, которые берут часть анализа на себя для ошибок определенного типа, например, утечек памяти и использования неопределенных указателей. Автоматический анализ широко применяется в системах, поддерживающих сравнительную отладку. Для таких систем нужна эталонная программа или эталонный запуск, сохраняющий информацию о ходе выполнения программы.

Можно заметить, что отладка — всегда сравнительная. Только в обычном случае эталон имеется лишь в голове человека. При этом для начала поиска ошибки важно знать лишь о неправильности данных, выдаваемых программой. В частности, о неправильности может сигнализировать сбой программы типа деления на ноль, некорректного обращения к памяти или срабатывания assert-условия. В случае плавающей ошибки, анализируя выдачи программы при разных запусках, можно попытаться обнаружить отличающиеся значения. В других случаях можно опираться на указание программиста.

Построение зависимостей конкретного значения от других переменных — это задача довольно формальная. Её решают при компиляции, но результаты почему-то не используют в отладчиках.

Основная идея — выявление зависимостей для переменной, содержащей некорректные данные, и нахождение по ним места ошибки в программе. Для оценки сложности различных подходов к реализации идеи был разработан и частично реализован прототип сравнительного отладчика и добавлена новая команда в отладчик GDB.

Архитектурно прототип сравнительного отладчика состоит из функциональных блоков, каждый из которых можно реализовывать отдельно. Написан каркас в виде набора классов и интерфейсов Java с конкретизацией для отладки с помощью GDB программ на языке Си. Осуществляется сравнение вывода программ, нахождение несовпадения по контрольным точкам и локализация начального несовпадения. Обнаружились следующие проблемы.

При изменении программ имеются трудности с автоматическим сопоставлением участков кодов одного и другого вариантов программы. Но когда речь идет об обычном отладчике в случае плавающей ошибки, то изменений в программе нет. Один из путей сокращения трудностей — реализация эффективного взаимодействия программиста и отладчика. Эффективность может достигаться хорошо спроектированным интерфейсом и увеличением арсенала средств отладки.

Для счетных программ время до ошибки велико, что приводит к увеличению времени отладки, основанной на повторных запусках программы. Предполагается, что это время будет сокращено путём применения точек сохранения состояния. Кроме того, число повторных запусков может быть сокращено за счёт более глубокого мониторинга и анализа его результатов.

Добавление новой команды в отладчик GDB продемонстрировало, что этот путь также реален. Возможность установки точки слежения с сохранением места модификации значения переменной позволяет анализировать историю изменения переменной при выборе контрольных точек при следующем запуске. Полученные результаты позволяют сделать вывод о возможности дальнейшей автоматизации процесса отладки. При этом речь идёт, прежде всего, об упрощении поиска для сложных случаев плавающих ошибок в счетных программах, в частности, параллельных.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

1117. Полевые транзисторы 128.5 KB
  В полевых транзисторах применяется полевой принцип управления, малый уровень шумов, улучшение температурная стабильность параметров, повышение радиационной стойкости. Канал полевого транзистора. Стоковые (выходные) характеристики транзистора. Включение источников к полевому транзистору. Полевой транзистор Шоттки.
1118. Биполярные транзисторы 125.5 KB
  Принцип работы биполярного транзистора. Токи в транзисторе. Вольт–Амперные характеристики транзистора. Входные характеристики транзистора ОЭ. Эффект модуляции ширины базы. Выходные характеристики транзистора. Эквивалентная схема транзистора в h параметрах. Схема замещения транзистора в физических параметрах.
1119. Проблема температурной стабилизации транзисторов 348 KB
  Энергетическая диаграмма n полупроводника. Температурный дрейф выходной характеристики. Эмиттерная стабилизация режима. Коллекторная стабилизация режима. Характеристика терморезистора и его графическое обозначение. Термостабилизация режима терморезистором. Динамический режим работы транзисторов.
1120. Принципы использование тиристоров 108 KB
  Принцип действия тиристора. Полупроводниковые источники света. Светоизлучающие диоды. Механические колебания диодов кристаллической решетки. Характеристики СИД. Полупроводниковый лазер. Система зеркал – оптический резистор.
1121. Понятие микросхем. Основные сведение микроэлектроники 244.5 KB
  Микросхема в корпусе ДИП. Полупроводниковые интегральные микросхемы. Структура интегрального биполярного транзистора. Интегральные полевые транзисторы. Интегральные конденсаторы.
1122. Архитектура вычислительных систем 2.32 MB
  Ознакомление с принципом действия, машинными циклами и тактами микропроцессора КР580: изучение правил записи машинных программ(в машинных кодах и мнемокодах), исследование выполнения команд пересылки байта.
1123. Стальной каркас одноэтажного производственного здания 756 KB
  Расстояние от головки кранового рельса до низа несущих конструкций покрытия. Горизонтальные размеры поперечной рамы. Постоянная нагрузка от веса продольной стены и остекления. Постоянные нагрузки от подкрановой конструкции. Величина продольного усилия от постоянной нагрузки в отдельных сечениях колонны. Расчет на вертикальную нагрузку от мостовых кранов.
1124. Залізничний вагонний рухомий склад 311.5 KB
  Основні види та технічні параметри залізничного вагонного рухомого складу. Технічна характеристика платформи моделі 13-2114. Перевезення важковагових, довгомірних, громіздких вантажів.
1125. Основы лабораторных исследований по информатике 1.04 MB
  Составление, ввод, трансляция и выполнение программ линейной и разветвляющейся структуры. Составление, ввод, отладка и выполнение программ, использующих одномерные массивы. Программирование алгоритмов сортировки и поиска.