Помилки та налагоджувач

Види помилок

Помилки в програмах поділяють на три види (рис. 6.1):

• синтаксичні помилки (помилки компіляції) – порушення правил мови: пропущена крапка з комою, неоголошена змінна, невідповідність типів. Їх знаходить компілятор, і програма не запуститься, доки їх не виправлено. До цієї групи близькі попередження (warnings) і повідомлення аналізаторів коду: програма збирається, але код, імовірно, містить помилку (наприклад, CS8602 про можливе значення null);
• помилки виконання – ситуації, у яких програма не може продовжити роботу: некоректне введення, ділення цілого на нуль, звернення за межі масиву. У .NET вони проявляються як винятки;
• логічні помилки – програма працює без повідомлень, але дає неправильний результат: неправильна формула, умова < замість <=, цілочисельне ділення. Їх знаходять тестуванням і налагодженням.

Рис. 6.1. Види помилок і способи їх виявлення

Логічні помилки найнебезпечніші: програма не повідомляє про них. Саме для їх пошуку призначений налагоджувач (debugger).

Налагоджувач Visual Studio

Налагоджувач дозволяє зупинити програму в потрібному місці, виконувати її по одному оператору й переглядати значення змінних (https://learn.microsoft.com/visualstudio/debugger/debugger-feature-tour). Основні дії наведено в табл. 6.1.

Таблиця 6.1. Команди покрокового налагодження

Клавіші	Команда	Дія
F9	Toggle Breakpoint	встановити або прибрати точку зупинки в поточному рядку
F5	Start Debugging / Continue	запустити з налагодженням або продовжити до наступної точки зупинки
F10	Step Over	виконати рядок; виклики методів виконуються повністю
F11	Step Into	виконати рядок, заходячи всередину викликаного методу
Shift+F11	Step Out	виконати метод до кінця й повернутися до місця виклику
Ctrl+F10	Run To Cursor	виконати програму до рядка з курсором
Ctrl+Shift+F10	Set Next Statement	зробити наступним інший рядок (перетягнути жовту стрілку)
Shift+F5	Stop Debugging	зупинити налагодження
Ctrl+Shift+F5	Restart	перезапустити програму

Точка зупинки (breakpoint) – позначка рядка, перед виконанням якого програма зупиняється. Її встановлюють клацанням на полі ліворуч від номера рядка або клавішею F9; рядок позначається червоною крапкою. Коли програма зупинилася, жовта стрілка показує рядок, який буде виконано наступним, а на панелі Debug з’являються кнопки покрокового виконання (рис. 6.2).

Рис. 6.2. Панель налагодження та зупинка на точці зупинки

Типовий порядок пошуку логічної помилки:

1. Визначити, який результат неправильний і за яких вхідних даних.
2. Встановити точку зупинки перед місцем, де цей результат обчислюється.
3. Запустити програму (F5) і виконувати її покроково (F10, F11), порівнюючи значення змінних з очікуваними, обчисленими вручну.
4. Знайти перший рядок, після якого значення стало неправильним, – там і помилка.

Вікна налагоджувача

Під час зупинки стан програми показують кілька вікон (Debug → Windows):

• Locals – усі локальні змінні поточного методу;
• Autos – змінні, використані в поточному й попередньому рядках;
• Watch – вирази, які ви додали самі (sum / values.Length, values[i] > max); значення оновлюються після кожного кроку;
• Call Stack – ланцюжок викликів методів, який привів до поточного рядка (тема 5);
• Immediate – вікно, у якому можна обчислити вираз або викликати метод під час зупинки (рис. 6.3).

Значення змінної показує й підказка DataTip, якщо навести курсор на змінну в редакторі. У вікнах Locals, Watch і в DataTip значення можна змінити (подвійне клацання): це дозволяє перевірити, чи виправить помилку інше значення, без перезапуску програми.

Рис. 6.3. Обчислення виразів у вікні Immediate

Умовні точки зупинки та tracepoints

Якщо помилка виникає, наприклад, лише на 57-й ітерації циклу, зупинятися на кожній ітерації незручно. У налаштуваннях точки зупинки (клацання правою кнопкою на червоній крапці → Conditions…) можна задати (https://learn.microsoft.com/visualstudio/debugger/using-breakpoints):

• умову (Conditional Expression) – вираз C#, наприклад i == 57 або sum > 1000; програма зупиниться, лише коли він істинний;
• лічильник звернень (Hit Count) – зупинка, наприклад, на кожному десятому проходженні;
• дію (Actions) – вивести повідомлення у вікно Output, наприклад i = {i}, sum = {sum}. Якщо залишити позначку Continue code execution, точка зупинки стає tracepoint: програма не зупиняється, а лише записує значення (рис. 6.4).

Рис. 6.4. Налаштування умовної точки зупинки

Функція Hot Reload (кнопка з полум’ям на панелі інструментів або Alt+F10) застосовує зміни коду до запущеної програми без перезапуску. Вона підтримує більшість змін усередині тіла методів, тому виправлену формулу можна перевірити одразу під час налагодження.