- •ПРЕДИСЛОВИЕ
- •ВВЕДЕНИЕ
- •1.1. Технология программирования и основные этапы ее развития
- •1.2. Проблемы разработки сложных программных систем
- •1.3. Блочно-иерархический подход к созданию сложных систем
- •1.4. Жизненный цикл и этапы разработки программного обеспечения
- •1.5. Эволюция моделей жизненного цикла программного обеспечения
- •1.7. Оценка качества процессов создания программного обеспечения
- •2. ПРИЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ ПРОГРАММНЫХ ПРОДУКТОВ
- •2.1. Понятие технологичности программного обеспечения
- •2.2. Модули и их свойства
- •2.3. Нисходящая и восходящая разработка программного обеспечения
- •2.4. Структурное и «неструктурное» программирование. Средства описания структурных алгоритмов
- •2.5. Стиль оформления программы
- •2.6. Эффективность и технологичность
- •2.7. Программирование «с защитой от ошибок»
- •2.8. Сквозной структурный контроль
- •3.1. Классификация программных продуктов по функциональному признаку
- •3.3. Предпроектные исследования предметной области
- •3.4. Разработка технического задания
- •3.5. Принципиальные решения начальных этапов проектирования
- •4. АНАЛИЗ ТРЕБОВАНИЙ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ СПЕЦИФИКАЦИЙ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРИ СТРУКТУРНОМ ПОДХОДЕ
- •4.1. Спецификации программного обеспечения при структурном подходе
- •4.2. Диаграммы переходов состояний
- •4.3. Функциональные диаграммы
- •4.4. Диаграммы потоков данных
- •4.5. Структуры данных и диаграммы отношений компонентов данных
- •4.6. Математические модели задач, разработка или выбор методов решения
- •5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРИ СТРУКТУРНОМ ПОДХОДЕ
- •5.1. Разработка структурной и функциональной схем
- •5.2. Использование метода пошаговой детализации для проектирования структуры программного обеспечения
- •5.3. Структурные карты Константайна
- •5.4. Проектирование структур данных
- •5.5. Проектирование программного обеспечения, основанное на декомпозиции данных
- •6. АНАЛИЗ ТРЕБОВАНИЙ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ СПЕЦИФИКАЦИЙ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРИ ОБЪЕКТНОМ ПОДХОДЕ
- •6.1. UML - стандартный язык описания разработки программных продуктов с использованием объектного подхода
- •6.2. Определение «вариантов использования»
- •6.3. Построение концептуальной модели предметной области
- •6.4. Описание поведения. Системные события и операции
- •7. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРИ ОБЪЕКТНОМ ПОДХОДЕ
- •7.1. Разработка структуры программного обеспечения при объектом подхода
- •7.2. Определение отношений между объектами
- •7.3. Уточнение отношений классов
- •7.4. Проектирование классов
- •7.5. Компоновка программных компонентов
- •7.6. Проектирование размещения программных компонентов для распределенных программных систем
- •7.7. Особенность спиральной модели разработки. Реорганизация проекта
- •8. РАЗРАБОТКА ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКИХ ИНТЕРФЕЙСОВ
- •8.1. Типы пользовательских интерфейсов и этапы их разработки
- •8.2. Психофизические особенности человека, связанные с восприятием, запоминанием и обработкой информации
- •8.3. Пользовательская в программная модели интерфейса
- •8.4. Классификации диалогов и общие принципы их разработки
- •8.5. Основные компоненты графических пользовательских интерфейсов
- •8.6. Реализация диалогов в графическом пользовательском интерфейсе
- •8.8. Интеллектуальные элементы пользовательских интерфейсов
- •9. ТЕСТИРОВАНИЕ ПРОГРАММНЫХ ПРОДУКТОВ
- •9.1. Виды контроля качества разрабатываемого программного обеспечения
- •9.2. Ручной контроль программного обеспечения
- •9.3. Структурное тестирование
- •9.4. Функциональное тестирование
- •9.5. Тестирования модулей и комплексное тестирование
- •9.6. Оценочное тестирование
- •10. ОТЛАДКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ
- •10.1. Классификация ошибок
- •10.2. Методы отладки программного обеспечения
- •10.3. Методы и средства получения дополнительной информации
- •10.4. Общая методика отладки программного обеспечения
- •11. СОСТАВЛЕНИЕ ПРОГРАММНОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ
- •11.1. Виды программных документов
- •11.2. Пояснительная записка
- •11.3. Руководство пользователя
- •11.4. Руководство системного программиста
- •11.5. Основные правила оформления программной документации
- •11.6. Правила оформления расчетно-пояснительных записок при курсовом проектировании
- •СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
10.4. Общая методика отладки программного обеспечения
Суммируя все сказанное выше, можно предложить следующую методику отладки программного обеспечения, написанного на универсальных языках программирования для выполнения в операционных системах MS DOS и Win32:
1 этап - изучение проявления ошибки - если выдано какое-либо сообщение или выданы неправильные или неполные результаты, то необходимо их изучить и попытаться понять, какая ошибка могла так проявиться. При этом используют индуктивные и дедуктивные методы отладки. В результате выдвигают версии о характере ошибки, которые необходимо проверить. Для этого можно применить методы и средства получения дополнительной информации об ошибке.
Если ошибка не найдена или система просто «зависла», переходят ко второму этапу.
2 этап - локализация ошибки - определение конкретного фрагмента, при выполнении которого произошло отклонение от предполагаемого вычислительного процесса. Локализация может выполняться:
•путем отсечения частей программы, причем, если при отсечении некоторой части программы ошибка пропадает, то это может означать как то, что ошибка связана с этой частью, так и то, что внесенное изменение изменило проявление ошибки;
•с использованием отладочных средств, позволяющих выполнить интересующих нас фрагмент программы в пошаговом режиме и получить дополнительную информацию о месте проявления и характере ошибки, например, уточнить содержимое указанных переменных.
При этом если были получены неправильные результаты, то в пошаговом режиме проверяют ключевые точки процесса формирования данного результата.
Как подчеркивалось выше, ошибка не обязательно допущена в том месте, где она проявилась. Если в конкретном случае это так, то переходят к следующему этапу.
3 этап - определение причины ошибки - изучение результатов второго этапа и формирование версий возможных причин ошибки. Эти версии необходимо проверить, возможно, используя отладочные средства для просмотра последовательности операторов или значений переменных.
4 этап - исправление ошибки - внесение соответствующих изменений во все операторы, совместное выполнение которых привело к ошибке.
5 этап - повторное тестирование - повторение всех тестов с начала, так как при исправлении обнаруженных ошибок часто вносят в программу новые.
Следует иметь в виду, что процесс отладки можно существенно упростить, если следовать основным рекомендациям структурного подхода к программированию:
•программу наращивать «сверху-вниз», от интерфейса к обрабатывающим подпрограммам, тестируя ее по ходу добавления подпрограмм;
•выводить пользователю вводимые им данные для контроля и проверять их на допустимость сразу после ввода;
•предусматривать вывод основных данных во всех узловых точках алгоритма (ветвлениях, вызовах подпрограмм).
Кроме того, следует более тщательно проверять фрагменты программного обеспечения, где уже были обнаружены ошибки, так как вероятность ошибок в этих местах по статистике выше. Это вызвано следующими причинами. Во-первых, ошибки чаще допускают в сложных местах или в тех случаях, если спецификации на реализуемые операции недостаточно проработаны. Вовторых, ошибки могут быть результатом того, что программист устал, отвлекся или плохо себя чувствует. В-третьих, как уже упоминалось выше, ошибки часто появляются в результате исправления уже найденных ошибок.
Возвращаясь к рис. 10.2, можно отметить, что проще всего обычно искать ошибки определения данных и ошибки накопления погрешностей: их причины локализованы в месте проявления. Логические ошибки искать существенно сложнее. Причем обнаружение ошибок проектирования требует возврата на предыдущие этапы и внесения соответствующих изменений в проект. Ошибки кодирования бывают как простые, например, использование неинициализированной переменной, так и очень сложные, например, ошибки, связанные с затиранием памяти.
Затиранием памяти называют ошибки, приводящие к тому, что в результате записи некоторой информации не на свое место в оперативной памяти, затираются фрагменты данных или даже команд программы. Ошибки подобного рода обычно вызывают появление сообщения об ошибке. Поэтому определить фрагмент, при выполнении которого ошибка проявляется, несложно. А вот определение фрагмента программы, который затирает память - сложная задача, причем, чем длиннее программа, тем сложнее искать ошибки такого рода. Именно в этом случае часто прибегают к удалению из программы частей, хотя это и не обеспечивает однозначного ответа на вопрос, в какой из частей программы находится ошибка. Эффективнее попытаться определить операторы, которые записывают данные в память не по имени, а по адресу, и последовательно их проверить. Особое внимание при этом следует обращать на корректное распределение памяти под данные.
Контрольныевопросы
1.Какой процесс называют отладкой? В чем его сложность?
2.Назовите основные типы ошибок. Как они проявляются при выполнении программы?
3.Перечислите основные методы отладки. В чем заключается различие между ними? Возьмите любую программу, содержащую ошибки, и попробуйте найти ошибку, используя каждый из перечисленных методов. Какой метод для вас проще и естественней и почему?
4.Какие средства получения дополнительной информации об ошибках вы знаете? Вспомните, какие ошибки вы искали дольше всего и почему. В каких случаях дополнительная информация позволяет найти ошибку?
11. СОСТАВЛЕНИЕ ПРОГРАММНОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ
Составление программной документации - очень важный процесс. Стандарт, определяющий процессы жизненного цикла программного обеспечения, даже предусматривает специальный процесс, посвященный указанному вопросу. При этом на каждый программный продукт должна разрабатываться документация двух типов: для пользователей различных групп и для разработчиков. Отсутствие документации любого типа для конкретного программного продукта не допустимо.
При подготовке документации не следует забывать, что она разрабатывается для того, чтобы
ееможно было использовать, и потому она должна содержать все необходимые сведения.
11.1.Виды программных документов
Кпрограммным относят документы, содержащие сведения, необходимые для разработки, сопровождения и эксплуатации программного обеспечения. Документирование программного обеспечения осуществляется в соответствии с Единой системой программной документации (ГОСТ 19.XXX). Так ГОСТ 19.101-77 устанавливает виды программных документов для программного обеспечения различных типов. Ниже перечислены основные программные документы по этому стандарту и указано, какую информацию они должны содержать.
Спецификация должна содержать перечень и краткое описание назначения всех файлов
программного обеспечения, в том числе и файлов документации на него, и является обязательной для программных систем, а также их компонентов, имеющих самостоятельное применение.
Ведомость держателей подлинников (код вида документа — 05) должна содержать список предприятий, на которых хранятся подлинники программных документов. Необходимость этого документа определяется на этапе разработки и утверждения технического задания только для программного обеспечения со сложной архитектурой.
Текст программы (код вида документа - 12) должен содержать текст программы с необходимыми комментариями. Необходимость этого документа определяется на этапе разработки и утверждения технического задания.
Описание программы (код вида документа - 13) должно содержать сведения о логической структуре и функционировании программы, Необходимость данного документа также определяется на этапе разработки и утверждения технического задания.
Ведомость эксплуатационных документов (код вида документа - 20) должна содержать перечень эксплуатационных документов на программу, к которым относятся документы с кодами: 30, 31, 32, 33, 34, 35, 46. Необходимость этого документа также определяется на этапе разработки и утверждения технического задания.
Формуляр (код вида документа - 30) должен содержать основные характеристики программного обеспечения, комплектность и сведения об эксплуатации программы.
Описание применения (код вида документа - 31) должно содержать сведения о назначении программного обеспечения, области применения, применяемых методах, классе решаемых задач, ограничениях для применения, минимальной конфигурации технических средств.
Руководство системного программиста (код вида документа - 32) должно содержать сведения для проверки, обеспечения функционирования и настройки программы на условия конкретного применения.
Руководство программиста (код вида документа - 33) должно содержать сведения для эксплуатации программного обеспечения.
Руководство оператора (код вида документа - 34) должно содержать сведения для обеспечения процедуры общения оператора с вычислительной системой в процессе выполнения программного обеспечения.
Описание языка (код вида документа - 35) должно содержать описание синтаксиса и семантики языка.
Руководство по техническому обслуживанию (код вида документа - 46) должно содержать сведения для применения тестовых и диагностических программ при обслуживании технических средств.
Программа и методика испытаний (код вида документа - 51) должны содержать требования, подлежащие проверке при испытании программного обеспечения, а также порядок и методы их контроля.
Пояснительная записка (код вида документа -81) должна содержать информацию о структуре и конкретных компонентах программного обеспечения, в том числе схемы алгоритмов, их общее описание, а также обоснование принятых технических и технико-экономических решений. Составляется на стадии эскизного и технического проекта.
Прочие документы (коды вида документа - 90-99) могут составляться на любых стадиях разработки, т. е. на стадиях эскизного, технического и рабочего проектов.
Допускается объединять отдельные виды эксплуатационных документов, кроме формуляра и ведомости. Необходимость объединения указывается в техническом задании, а имя берут у одного из объединяемых документов. Например, в настоящее время часто используется эксплуатационный документ, в который отчасти входит руководство системного программиста, программиста и оператора. Он называется «Руководство пользователя» (см. § 11.3).
Рассмотрим наиболее важные программные документы более подробно.
11.2. Пояснительная записка
Пояснительная записка должна содержать всю информацию, необходимую для сопровождения и модификации программного обеспечения: сведения о его структуре и конкретных компонентах, общее описание алгоритмов и их схемы, а также обоснование принятых технических и технико-экономических решений.
Содержание пояснительной записки по стандарту (ГОСТ 19.404-79) должно выглядеть следующим образом:
•введение;
•назначение и область применения;
•технические характеристики;
•ожидаемые технико-экономические показатели;
•источники, используемые при разработке.
Вразделе Введение указывают наименование программы и документа, на основании которого ведется разработка.
Вразделе Назначение и область применения указывают назначение программы и дают краткую характеристику области применения.
Раздел Технические характеристики должен содержать следующие подразделы:
•постановка задачи, описание применяемых математических методов и допущений и ограничений, связанных с выбранным математическим аппаратом;
•описание алгоритмов и функционирования программы с обоснованием принятых решений;
•описание и обоснование выбора способа организации входных и выходных данных;
•описание и обоснование выбора состава технических и программных средств на основании проведенных расчетов или анализов.
В разделе Ожидаемые технико-экономические показатели указывают технико-экономические показатели, обосновывающие преимущество выбранного варианта технического решения.