¿Qué es un depurador y cómo puede ayudarme a diagnosticar problemas?
Esta pretende ser una pregunta de propósito general para ayudar a los nuevos programadores que tienen un problema con un programa, pero que no saben cómo utilizar un depurador para diagnosticar la causa del problema.
Esta pregunta cubre tres clases de preguntas más específicas:
- Cuando ejecuto mi programa, no produce el resultado que espero para la entrada que le proporcioné.
- Cuando ejecuto mi programa, falla y me da un seguimiento de la pila. He examinado el seguimiento de la pila , pero todavía no sé la causa del problema porque el seguimiento de la pila no me proporciona suficiente información.
- Cuando ejecuto mi programa, falla debido a una falla de segmentación ( SEGV ).
Un depurador es un programa que puede examinar el estado de su programa mientras se ejecuta. Los medios técnicos que utiliza para hacer esto no son necesarios para comprender los conceptos básicos del uso de un depurador. Puede utilizar un depurador para detener la ejecución de su programa cuando llegue a un lugar particular en su código y luego examinar los valores de las variables en el programa. Puede utilizar un depurador para ejecutar su programa muy lentamente, una línea de código a la vez (llamado paso único ), mientras examina los valores de sus variables.
Usar un depurador es una habilidad básica esperada
Un depurador es una herramienta muy poderosa para ayudar a diagnosticar problemas con los programas. Y hay depuradores disponibles para todos los lenguajes de programación prácticos. Por tanto, saber utilizar un depurador se considera una habilidad básica de cualquier programador profesional o entusiasta. Y utilizar un depurador usted mismo se considera un trabajo básico que debe realizar usted mismo antes de pedir ayuda a otros. Como este sitio es para programadores profesionales y entusiastas, y no es un servicio de asistencia técnica ni un sitio de tutoría, si tiene una pregunta sobre un problema con un programa específico, pero no ha utilizado un depurador, es muy probable que su pregunta sea cerrada y rechazada. Si persistes con preguntas como esa, eventualmente se te impedirá publicar más.
Cómo puede ayudarte un depurador
Al utilizar un depurador, puede descubrir si una variable tiene un valor incorrecto y en qué parte de su programa su valor cambió al valor incorrecto.
Usando un solo paso también puede descubrir si el flujo de control es el esperado. Por ejemplo, si una iframa se ejecutó cuando esperaba que debería hacerlo.
Notas generales sobre el uso de un depurador
Los detalles del uso de un depurador dependen del depurador y, en menor grado, del lenguaje de programación que esté utilizando.
Puede adjuntar un depurador a un proceso que ya esté ejecutando su programa. Podrías hacerlo si tu programa está bloqueado.
En la práctica, suele ser más fácil ejecutar el programa bajo el control de un depurador desde el principio.
Usted indica dónde debe dejar de ejecutarse su programa indicando el archivo de código fuente y el número de línea de la línea en la que debe detenerse la ejecución, o indicando el nombre del método/función en el que debe detenerse el programa (si desea detenerse tan pronto como a medida que la ejecución ingresa al método). Los medios técnicos que utiliza el depurador para hacer que su programa se detenga se llaman punto de interrupción y este proceso se llama establecimiento de un punto de interrupción .
La mayoría de los depuradores modernos son parte de un IDE y le brindan una GUI conveniente para examinar el código fuente y las variables de su programa, con una interfaz de apuntar y hacer clic para establecer puntos de interrupción, ejecutar su programa y ejecutarlo en un solo paso.
Usar un depurador puede ser muy difícil a menos que los archivos ejecutables o de código de bytes de su programa incluyan información de símbolos de depuración y referencias cruzadas a su código fuente. Es posible que deba compilar (o recompilar) su programa de manera ligeramente diferente para asegurarse de que la información esté presente. Si el compilador realiza optimizaciones exhaustivas, esas referencias cruzadas pueden resultar confusas. Por lo tanto, es posible que tengas que recompilar tu programa con las optimizaciones desactivadas .
Quiero agregar que un depurador no siempre es la solución perfecta y no siempre debería ser la solución ideal para la depuración. A continuación se muestran algunos casos en los que es posible que un depurador no funcione para usted:
- La parte de su programa que falla es muy grande (¿pobre modularización, tal vez?) y no está exactamente seguro de dónde comenzar a recorrer el código. Recorrerlo todo puede llevar demasiado tiempo.
- Su programa utiliza muchas devoluciones de llamadas y otros métodos de control de flujo no lineales, lo que confunde al depurador cuando lo recorre.
- Su programa es multiproceso. O peor aún, su problema se debe a una condición de carrera.
- El código que tiene el error se ejecuta muchas veces antes de que desaparezca. Esto puede ser particularmente problemático en bucles principales, o peor aún, en motores de física, donde el problema podría ser numérico. Incluso establecer un punto de interrupción, en este caso, simplemente lo presionaría muchas veces, sin que el error apareciera.
- Su programa debe ejecutarse en tiempo real. Este es un gran problema para los programas que se conectan a la red. Si configura un punto de interrupción en su código de red, el otro extremo no esperará a que usted pase, simplemente expirará el tiempo de espera. Los programas que dependen del reloj del sistema, como por ejemplo los juegos con frameskip, tampoco salen mucho mejor.
- Su programa realiza algún tipo de acciones destructivas, como escribir en archivos o enviar correos electrónicos, y le gustaría limitar la cantidad de veces que necesita ejecutarlo.
- Puede darse cuenta de que su error se debe a que llegan valores incorrectos a la función X, pero no sabe de dónde provienen estos valores. Tener que ejecutar el programa una y otra vez, estableciendo puntos de interrupción cada vez más atrás, puede ser una gran molestia. Especialmente si la función X se llama desde muchos lugares a lo largo del programa.
En todos estos casos, detener abruptamente el programa podría causar que los resultados finales difieran, o avanzar manualmente en busca de la línea donde se causó el error es demasiado complicado. Esto puede suceder igualmente ya sea que su error sea un comportamiento incorrecto o un bloqueo. Por ejemplo, si la corrupción de la memoria causa una falla, cuando ocurre la falla, ya está demasiado lejos de donde ocurrió la corrupción de la memoria por primera vez y no queda información útil.
¿Entonces cuales son las alternativas?
Lo más simple es simplemente registrar y hacer afirmaciones. Agregue registros a su programa en varios puntos y compare lo que obtiene con lo que espera. Por ejemplo, vea si la función en la que cree que hay un error se llama en primer lugar. Vea si las variables al inicio de un método son lo que cree que son. A diferencia de los puntos de interrupción, está bien que haya muchas líneas de registro en las que no suceda nada especial. Simplemente puede buscar en el registro después. Una vez que llegue a una línea de registro que sea diferente de lo que esperaba, agregue más en la misma área. Estrechelo cada vez más, hasta que sea lo suficientemente pequeño como para poder registrar cada línea en el área con micrófonos.
Las afirmaciones se pueden utilizar para detectar valores incorrectos a medida que ocurren, en lugar de una vez que tengan un efecto visible para el usuario final. Cuanto más rápido detecte un valor incorrecto, más cerca estará de la línea que lo produjo.
Refactorización y prueba unitaria. Si su programa es demasiado grande, puede que valga la pena probarlo una clase o función a la vez. Déle entradas, observe las salidas y vea cuáles no son las que esperaba. Ser capaz de reducir un error de un programa completo a una sola función puede marcar una gran diferencia en el tiempo de depuración.
En caso de pérdidas de memoria o pisotones de memoria, utilice herramientas adecuadas que sean capaces de analizarlas y detectarlas en tiempo de ejecución. Ser capaz de detectar dónde ocurre la corrupción real es el primer paso. Después de esto, puede usar registros para regresar al lugar donde se introdujeron valores incorrectos.
Recuerde que la depuración es un proceso que va hacia atrás. Tienes el resultado final (un error) y encuentras la causa que lo precedió. Se trata de avanzar hacia atrás y, desafortunadamente, los depuradores sólo avanzan. Aquí es donde un buen registro y análisis post mortem pueden brindarle resultados mucho mejores.
