ما المقصود بتصحيح الأخطاء؟
تصحيح الأخطاء هو عملية البحث عن أي خطأ أو خلل وإصلاحه في رمز المصدر لأي برنامج. عندما لا يعمل البرنامج كما هو متوقع، يدرس مبرمجو الكمبيوتر الرمز لتحديد سبب حدوث أي أخطاء. ويستخدمون أدوات تصحيح الأخطاء لتشغيل البرنامج في بيئة خاضعة للرقابة، والتحقق من الرمز بالتفصيل، وتحليل المشكلة وحلها.
من أين نشأ مصطلح تصحيح الأخطاء؟
يمكن إرجاع مصطلح debugging (تصحيح الأخطاء أو إزالة الفراشات (bugs)) إلى الأدميرال جريس هوبر التي عملت في جامعة هارفارد في الأربعينيات. عندما وجدت إحدى زميلاتها فراشة تعوق تشغيل أحد أجهزة الكمبيوتر في الجامعة، فأخبرتهم جريس أنهم يقومون بإزالة الفراشات من النظام. تم تسجيل مبرمجي الكمبيوتر لأول مرة على أنهم يستخدمون مصطلحات الأخطاء وتصحيح الأخطاء بحلول الخمسينيات من القرن الماضي، وبحلول أوائل الستينيات بات مصطلح تصحيح الأخطاء مقبولاً بشكل عام في مجتمع البرمجة.
ما سبب أهمية تصحيح الأخطاء؟
تحدث الأخطاء وحالات الخلل في برمجة الكمبيوتر لأنها نشاط مجرّد وتصوري. تعالج أجهزة الكمبيوتر البيانات على هيئة إشارات إلكترونية. تجرِّد لغات البرمجة هذه المعلومات حتى يتمكن البشر من التفاعل مع أجهزة الكمبيوتر بشكل أكثر كفاءة. تتضمن كل أنواع البرمجيات عدة طبقات من التجريد، حيث تتصل مكونات مختلفة فيما بينها حتى يعمل التطبيق بشكل صحيح. عند حدوث أخطاء، قد يكون العثور على المشكلة وحلها أمرًا صعبًا. تساعد أدوات تصحيح الأخطاء وإستراتيجياته في إصلاح المشكلات بشكل أسرع وتحسِّن إنتاجية المطورين. ونتيجة لذلك، تتحسن جودة البرمجيات وتجربة المستخدم النهائي.
كيف تعمل عملية تصحيح الأخطاء؟
عادةً ما تتطلب عملية تصحيح الأخطاء الخطوات التالية.
تحديد الخطأ
يبلغ المطورون والمختبرون والمستخدمون النهائيون عن الأخطاء التي يكتشفونها في أثناء اختبار البرنامج أو استخدامه. يحدد المطورون السطر المحدد للتعليمات البرمجية أو وحدة التعليمات البرمجية التي تسبب الخطأ. وقد يكون هذا الجزء من العمل مملاً ومستهلكًا للوقت.
تحليل الخطأ
يحلل المبرمجون الخطأ بتسجيل جميع تغييرات حالة البرنامج وقيم البيانات. يعطون الأولوية كذلك لإصلاح الأخطاء بناءً على تأثيرها في وظائف البرنامج. يحدد فريق البرنامج أيضًا جدولاً زمنيًا لإصلاح الأخطاء وفقًا لأهداف ومتطلبات التطوير.
الإصلاح والتحقق
يقوم المطورون بإصلاح الخطأ وتشغيل الاختبارات لضمان استمرار البرنامج في العمل كما هو متوقع. قد يكتبون اختبارات جديدة للتحقق إذا ما كان الخطأ قد يتكرر في المستقبل.
تصحيح الأخطاء مقابل الاختبار
تصحيح الأخطاء والاختبار هما عمليتان تكميليتان يضمنان تشغيل البرمجيات كما ينبغي. بعد كتابة قسم كامل من التعليمات البرمجية أو جزء منها، يجري المبرمجون اختبارًا لكشف الأخطاء. عند العثور على أخطاء، يمكن للمبرمجين بدء عملية تصحيح الأخطاء والعمل على تخليص البرمجيات من أي أخطاء.
ما أخطاء الترميز التي تتطلب التصحيح؟
تنشأ عيوب البرمجيات من التعقيد المتأصل في تطوير البرمجيات. يُلاحظ أيضًا وجود أخطاء إنتاج طفيفة بعد تشغيل البرنامج لأن العملاء يستخدمونه بطرق غير متوقعة. نورد أدناه بعض الأنواع الشائعة من الأخطاء التي تتطلب غالبًا إجراء عملية تصحيح للأخطاء.
أخطاء بناء الجملة
خطأ بناء الجملة هو خطأ يحدث عندما يتضمن برنامج كمبيوتر عبارة مكتوبة بشكل غير صحيح. وهو يعادل الخطأ المطبعي أو الإملائي في معالجة الكلمات. لن يتمكن البرنامج من التجميع أو التشغيل في حالة وجود أخطاء في بناء الجملة. عادةً ما يبرز برنامج تحرير التعليمات البرمجية هذا النوع من الأخطاء.
الأخطاء الدلالية
تحدث الأخطاء الدلالية بسبب الاستخدام غير السليم لعبارات البرمجة. على سبيل المثال، إذا كنت تترجم التعبير x/(2 π) إلى Python، قد تكتب:
y = x / 2 * math.pi
إلا أن هذه العبارة غير صحيحة لأن الضرب والقسمة لهما الأسبقية نفسها في Python وتُقيَّم من اليسار إلى اليمين. لذلك، فإن هذا التعبير يُحسَب باعتباره (xπ)/2، ما يؤدي إلى حدوث أخطاء.
أخطاء منطقية
تحدث الأخطاء المنطقية عندما يسيء المبرمجون تمثيل العملية التدريجية أو خوارزمية برنامج الكمبيوتر. على سبيل المثال، قد تخرج التعليمة البرمجية من إحدى الحلقات في وقت مبكر جدًا أو قد تنطوي على نتيجة شرطية غير صحيحة. يمكنك كشف الأخطاء المنطقية بالتنقل في التعليم’ البرمجية بحثًا عن العديد من سيناريوهات الإدخال/الإخراج المختلفة.
أخطاء وقت التشغيل
تحدث أخطاء وقت التشغيل بسبب بيئة الحوسبة التي تعمل فيها التعليمة البرمجية للبرنامج. تشمل الأمثلة وجود مساحة ذاكرة غير كافية أو تجاوز سعة المكدس. يمكنك حل أخطاء وقت التشغيل باستخدام العبارات المحيطة في كتل try-catch أو تسجيل الاستثناء برسالة مناسبة.
ما بعض الإستراتيجيات الشائعة لتصحيح الأخطاء؟
توجد العديد من الإستراتيجيات التي يستخدمها المبرمجون لتقليل الأخطاء والوقت اللازم لتصحيح الأخطاء.
التطوير التزايدي للبرامج
التطوير التزايدي هو تطوير البرامج في أقسام يمكن إدارتها، بحيث تُختبر أجزاء صغيرة من التعليمات البرمجية بشكل متكرر. بالقيام بذلك، يمكن للمبرمجين تحديد موضع أي أخطاء يجدونها. وهو يسمح لهم أيضًا بالعمل على خطأ واحد في كل مرة بدلاً من العمل على أخطاء متعددة بعد كتابة أقسام كبيرة من التعليمات البرمجية.
التتبع الخلفي
التتبع الخلفي هو أسلوب شائع لتصحيح الأخطاء، خاصة مع البرامج الصغيرة. يعمل المطورون رجوعًا للخلف من حيث حدث خطأ فادح لتحديد الموضع الدقيق لحدوثه في التعليمات البرمجية. ولسوء الحظ، يصبح إجراء العملية أكثر تعقيدًا كلما زاد عدد أسطر التعليمات البرمجية.
تصحيح الأخطاء عن بُعد
تصحيح الأخطاء عن بُعد هو تصحيح أخطاء أحد التطبيقات التي تعمل في بيئة منفصلة عن جهازك المحلي. على سبيل المثال، يمكنك استخدام أدوات تصحيح الأخطاء المثبتة عن بُعد لتصحيح الخطأ.
التسجيل
تسجِّل معظم برامج الكمبيوتر البيانات الداخلية وغيرها من المعلومات المهمة، مثل وقت التشغيل وحالات نظام التشغيل في ملفات السجل. يدرس المطورون ملفات السجل لتحديد الأخطاء وحلها. يستخدمون أيضًا أدوات، مثل أدوات تحليل السجل، لأتمتة معالجة ملفات السجل.
تصحيح أخطاء التطبيقات السحابية
يُعد تصحيح أخطاء التطبيقات السحابية المعقدة أمرًا صعبًا، وذلك لأنه يتعين على المطورين محاكاة الهيكلات السحابية على الأجهزة المحلية. قد تنشأ بمرو الوقت اختلافات في التكوين بين بيئة السحابة والبيئة المحاكاة. ينتج عن هذا المزيد من الأخطاء في مرحلة الإنتاج ودورات التطوير التي تستغرق أوقاتًا أطول. يلزم وجود أدوات خاصة لتصحيح أخطاء التطبيقات السحابية على نحوٍ أكثر كفاءة.
كيف تساعد AWS في تصحيح الأخطاء؟
تدعم AWS جهود الترميز وتصحيح الأخطاء بطرق عديدة مختلفة.
مكونات إضافية لبيئات التطوير المتكاملة (IDE) الشائعة
يستخدم المطورون بيئة تطوير متكاملة (IDE) لكتابة التعليمات البرمجية. لدى AWS العديد من المكونات الإضافية المتوافقة مع بيئات التطوير المتكاملة (IDE)، وتدعم إجراءاتك لتصحيح الأخطاء. على سبيل المثال، AWS Toolkit for Eclipse هي أداة إضافية مفتوحة المصدر تعمل مع Eclipse Java IDE وتيِّسر على المطورين إمكانية التطوير وإصلاح الأخطاء ونشر تطبيقات Java باستخدام Amazon Web Services. وبالمثل، توفر AWS أيضًا الدعم لتصحيح الأخطاء للغات أخرى من خلال مكونات إضافية تتكامل مع بيئات التطوير المتكاملة (IDE) الشائعة الأخرى، مثل:
- PyCharm لـ Python
- IntelliJ IDEA لـ Java وPython
- Rider لـ .Net
- WebStorm لـ JavaScript
تدعم هذه المكونات الإضافية تصحيح الأخطاء السحابية، بحيث يمكن للمطورين تصحيح أخطاء التطبيقات السحابية بالوصول المباشر إلى التعليمات البرمجية التي تعمل في السحابة.
AWS X-Ray
AWS X-Ray هي أداة تصحيح الأخطاء التي يستخدمها المطورون لتحليل التطبيقات في مرحلتي التطوير والإنتاج. تغطي الأداة كل شيء من التطبيقات البسيطة ثلاثية الطبقات إلى تطبيقات الخدمات المصغرة المعقدة التي تتكون من آلاف الخدمات.
باستخدام X-Ray، يمكنك:
- فهم الكيفية التي يعمل بها تطبيقك وخدماته الأساسية
- تحديد السبب الجذري للمشكلات والأخطاء المتعلقة بالأداء واستكشافه وإصلاحه
- تحليل عرض شامل للطلبات في أثناء انتقالها عبر تطبيقك
ابدأ اليوم استخدام AWS X-Ray من خلال إنشاء حساب AWS مجاني.
