تصحيح الأخطاء في البرمجة Debugging

مفهوم التصحيح في البرمجة Debugging:

التصحيح في برمجة الحاسوب وهندسة الحاسوب، هي عملية متعددة الخطوات تتضمن تحديد مشكلة، وعزل مصدر المشكلة، ثم إما تصحيح المشكلة أو تحديد طريقة لحلها، والخطوة الأخيرة من التصحيح هي اختبار التصحيح أو الحل البديل والتأكد من أنه يعمل.

في تطوير البرمجيات، تبدأ عملية التصحيح عندما يحدد المطور خطأ في كود برنامج الكمبيوتر، ثم يكون قادرًا على إعادة إنتاجه، تصحيح الأخطاء هو جزء من عملية اختبار البرمجيات وهو جزء لا يتجزأ من دورة حياة تطوير البرمجيات بأكملها.

في تطوير الأجهزة، تبحث عملية التصحيح عادةً عن مكونات الأجهزة التي لم يتم تثبيتها أو تكوينها بشكل صحيح، على سبيل المثال، قد يقوم مهندس الحاسوب بإجراء اختبار اتصال (JTAG) لتصحيح أخطاء الاتصالات في الدائرة المتكاملة.

كيف يعمل التصحيح في البرامج Debugging؟

عادةً، تبدأ عملية تصحيح الأخطاء بمجرد كتابة الكود وتستمر في مراحل متتالية، حيث يتم دمج الكود مع وحدات البرمجة الأخرى لتشكيل “منتج برمجي”، في البرنامج الكبير الذي يحتوي على آلاف وآلاف من أسطر الكود، يمكن تسهيل عملية تصحيح الأخطاء باستخدام استراتيجيات مثل، اختبارات الوحدة، مراجعات الكود، البرمجة الزوجية.

لتحديد الأخطاء البرمجية، قد يكون من المفيد إلقاء نظرة على تسجيل الكود واستخدام أداة مصحح الأخطاء القائمة بذاتها، أو استخدام “وضع تصحيح الأخطاء” في بيئة التطوير المتكاملة (IDE)، يمكن أن يكونوا مفيدين في هذه المرحلة إذا كان المطور على دراية برسائل الخطأ القياسية، إذا لم يعلق المطورون بشكل كافٍ عند كتابة الكود، فإن حتى أنظف كود يمكن أن يمثل تحديًا لشخص ما لتصحيحه.

في بعض الحالات، تكون الوحدة التي تعرض المشكلة واضحة، بينما سطر الكود نفسه ليس كذلك، في هذه الحالة، يمكن أن تكون اختبارات الوحدة، مثل (JUnit و xUnit)، والتي تسمح للمبرمج بتشغيل وظيفة معينة بمدخلات محددة، مفيدة في تصحيح الأخطاء.

وتتمثل الممارسة المعتادة في إعداد “نقطة توقف”، ثم تشغيل البرنامج حتى نقطة الإيقاف تلك، وفي ذلك الوقت يتوقف تنفيذ البرنامج، عادةً ما يوفر مكون مصحح الأخطاء في (IDE) للمبرمج القدرة على عرض الذاكرة ورؤية المتغيرات، وتشغيل البرنامج إلى نقطة التوقف التالية، وتنفيذ السطر التالي من الكود، وفي بعض الحالات، تغيير قيمة المتغيرات أو حتى التغيير محتويات سطر الكود على وشك التنفيذ.

أهمية التصحيح Debugging:

يعد التصحيح جزءًا مهمًا من تحديد سبب عمل نظام التشغيل أو التطبيق أو البرنامج بطريقة خاطئة، حتى إذا استخدم المطورون نفس معيار كتابة الكود، فمن المرجح أن البرنامج الجديد سيظل به أخطاء، في كثير من الحالات، يمكن أن تستغرق عملية تصحيح أخطاء برنامج جديد وقتًا أطول مما تستغرقه لكتابة البرنامج، ودائمًا ما يتم العثور على الأخطاء الموجودة في مكونات البرمجية التي تحصل على أكبر قدر من الاستخدام ويتم إصلاحها أولاً.

التصحيح مقابل الاختبار:

التصحيح والاختبار عمليتان تكميليتان، الغرض من الاختبار هو تحديد ما يحدث عندما يكون هناك خطأ في كود البرنامج المصدري، الغرض من تصحيح الأخطاء هو تحديد الخطأ وإصلاحه، حيث لا تساعد عملية الاختبار المطور في اكتشاف أخطاء كتابة الكود، لكنها تكشف ببساطة عن تأثيرات أخطاء كتابة الكود على البرنامج، وبمجرد تحديد الخطأ، يساعد تصحيح الأخطاء المطور في تحديد سبب الخطأ حتى يمكن إصلاحه.

استراتيجيات التصحيح Debugging:

يمكن أن تكون أدوات تحليل الكود المصدر والتي تتضمن الأمان وأخطاء الكود الشائعة ومحللات التعقيد، مفيدة في تصحيح الأخطاء، يمكن لمحلل تعقيد الكود العثور على وحدات معقدة للغاية بحيث يصعب فهمها واختبارها، حيث تتضمن استراتيجيات التصحيح الأخرى ما يلي:

• التحليل الثابت: يقوم المطور بفحص الكود دون تنفيذ البرنامج.

• تصحيح أخطاء الطباعة (يسمى أيضًا التتبع): يراقب المطور بيانات الطباعة الحية أو المسجلة ويراقب التدفق.

• تصحيح الأخطاء عن بُعد: يعمل مصحح أخطاء المطور على نظام مختلف عن البرنامج الذي يتم تصحيحه.

تحديات التصحيح Debugging:

يمكن أن تكون عملية تصحيح الأخطاء صعبة للغاية وتتطلب الكثير من العمل على كتابة الكود، ويمكن أن تكون العملية صعبة بشكل خاص عند:

• التأثير السلبي الواضح لأخطاء الكود، لكن السبب غير واضح.

• التبعيات غير واضحة، لذا فإن إصلاح أخطاء الكود في جزء واحد من البرنامج يؤدي عن طريق الخطأ إلى حدوث أخطاء جديدة في أجزاء أخرى من البرنامج.