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

25726. Сигналы в системах связи. Аналоговые и дискретные сигналы. Параметры сигнала 17 KB
  Аналоговые и дискретные сигналы. Параметры сигнала. Сигнал физический процесс отображающий несущий передаваемое сообщение.
25727. Частотное разделение сигналов 83.9 KB
  ФN спектры gK канальных сигналов занимают соответственно полосы частот 1 2 . Проследим основные этапы образования сигналов а также изменение этих сигналов в процессе передачи Рис. Преобразование спектров в системе с частотным разделением каналов Будем полагать что спектры индивидуальных сигналов конечны.
25728. Системы связи с временным разделением каналов 154.22 KB
  Временное разделение каналов Временное разделение каналов используется для передачи аналоговых и дискретных сообщений однако при этом требуется использовать методы импульсной модуляции. Схема системы передачи сообщений с временным разделением сигналов показана на рисунке 1. Тогда количество вырезанных из аналогового сигнала импульсов в секунду равно Для передачи речи амплитуда одного импульса может быть представлена 1 байтом т. Иными словами общая скорость передачи речи в виде двоичных сигналов 0 и 1 будет равна 8килобита.
25729. CDMA 52.13 KB
  В CDMA Code Division Multiple Access для каждого узла выделяется весь спектр частот и всё время. CDMA использует специальные коды для идентификации соединений. Телефоны CDMA имеют меньшую пиковую мощность излучения и потому возможно менее вредны. [править]Эволюция систем сотовой связи использующих технологию CDMA Технология множественного доступа с кодовым разделением каналов известна давно.
25730. Радиорелейные системы передачи информации. Классификация. Структурная схема РРЛ. Многоканальные РРЛ 2.6 MB
  Под радиосистемой передачи РСП понимают совокупность технических средств обеспечивающих образование типовых каналов передачи групповых трактов и линейного тракта по которому сигналы электросвязи передаются посредством распространения радиоволн в открытом пространстве. Существует множество различных классификаций РСП в зависимости от признаков положенных в их основу.По принадлежности к различным службам: РСП фиксированной службы радиосвязь между фиксированными пунктами; РСП радиовещательной службы передача сигнала для приема...
25731. Многоканальные системы связи. Общие понятия и обобщённая структурная схема многоканальной системы связи 78.86 KB
  Многоканальные системы связи. Общие понятия и обобщённая структурная схема многоканальной системы связи. Многоканальные системы связи – это системы связи позволяющие передавать по одной линии связи большое число независимых сообщений т. Для унификации многоканальных систем связи за основной или стандартный канал принимают канал тональной частоты канал ТЧ обеспечивающий передачу сообщений с эффективно передаваемой полосой частот 3003400 Гц соответствующей основному спектру телефонного сигнала.