Cos'è il debugging?

Che cos'è il debugging?

Il debugging è il processo di individuare e risolvere errori o bug nel codice di origine di un software. Quando un software non funziona come previsto, i programmatori studiano il codice per determinare il motivo degli errori. Utilizzano strumenti di debugging per eseguire il software in un ambiente controllato, controllare scrupolosamente il codice e analizzare e risolvere il problema.

Qual è l'origine del termine debugging?

Il termine debugging risale all'ammiraglio Grace Hopper, che lavorava all'Università di Harvard negli anni '40 del secolo scorso. Quando un collega scoprì che uno dei computer dell'università non funzionava a causa di una falena, Hopper disse che stavano facendo il debugging del sistema. Le prime testimonianze dell'uso dei termini bug e debugging da parte dei programmatori risalgono agli anni '50. All'inizio degli anni '60 il termine debugging era ormai generalmente accettato negli ambienti della programmazione informatica.

Perché il debugging è importante?

Durante la programmazione informatica si verificano bug ed errori in quanto si tratta di un'attività astratta e concettuale. I computer manipolano i dati sotto forma di segnali elettronici. I linguaggi di programmazione astraggono tali informazioni affinché gli umani possano interagire in modo più efficiente con i computer. Ogni tipo di software presenta vari livelli di astrazione, con diversi componenti che comunicano tra loro perché un'applicazione funzioni correttamente. Quando si verifica un errore, trovare e risolvere il problema può essere complicato. Strumenti e strategie di debugging contribuiscono a risolvere più tempestivamente i problemi e ad aumentare la produttività degli sviluppatori. Di conseguenza, migliorano sia la qualità del software sia l'esperienza dell'utente finale.

Come funziona il processo di debugging?

Di norma, il processo di debugging è costituito dai seguenti passaggi.

Identificazione dell'errore

Sviluppatori, tester e utenti finali segnalano i bug rilevati durante il test o l'uso del software. Gli sviluppatori individuano la riga di codice esatta o il modulo di codice che causa il bug. Questo processo può essere noioso e richiedere molto tempo.

Analisi dell'errore

I programmatori analizzano l'errore registrando tutte le variazioni di stato del programma e i valori dei dati. Inoltre, assegnano la priorità alla correzione del bug in base al suo impatto sulla funzionalità del software. Il team software identifica anche una tempistica per la correzione dei bug in base agli obiettivi e ai requisiti di sviluppo.

Correzione e convalida

Gli sviluppatori correggono il bug ed eseguono test per assicurare che il software continui a funzionare come previsto. Possono scrivere nuovi test per verificare se il bug si ripresenta in futuro.

Debugging e test a confronto

Debugging e test sono processi complementari che assicurano l'esecuzione prevista dei programmi software. Dopo aver scritto una sezione completa o una parte di codice, i programmatori eseguono il test per identificare bug ed errori. Una volta individuati i bug, i programmatori iniziano il processo di debugging e procedono con l'eliminazione di eventuali errori dal software.

Quali sono gli errori di codifica per cui è richiesto il debugging?

I difetti del software sorgono a causa della complessità intrinseca al suo sviluppo. Dopo che il software viene distribuito, possono presentarsi errori di produzione minori dovuti all'uso imprevisto da parte degli utenti. Di seguito riportiamo alcuni tipi di errore comuni che spesso richiedono il processo di debugging.

Errori di sintassi

Un errore di sintassi è un bug che si verifica quando un programma informatico presenta un'istruzione digitata in modo errato. Equivale a un errore di battitura o di ortografia nell'elaborazione delle parole. Il programma non viene compilato o eseguito se sono presenti errori di sintassi. Il software di modifica del codice in genere evidenzia questo tipo di errore.

Errori semantici

Gli errori semantici si verificano a causa dell'uso improprio delle istruzioni di programmazione. Ad esempio, se traduci l'espressione x/(2 π) in Python, potresti scrivere:

y = x / 2 * math.pi

Tuttavia, questa istruzione non è corretta perché moltiplicazione e divisione hanno la stessa precedenza in Python e vengono valutate da sinistra a destra. Pertanto, questa espressione viene calcolata come (xπ)/2, generando quindi dei bug.

Errori di logica

Gli errori di logica si verificano quando i programmatori rappresentano in modo errato il processo o l'algoritmo di un programma informatico. Ad esempio, il codice potrebbe uscire da un ciclo troppo presto o avere un risultato if-then errato. Puoi identificare gli errori di logica scorrendo il codice per diversi scenari di input/output.

Errori di runtime

Gli errori di runtime si verificano a causa dell'ambiente di calcolo in cui viene eseguito il codice del software. Alcuni esempi sono lo spazio di memoria insufficiente o l'overflow dello stack. Puoi risolvere gli errori di runtime racchiudendo le istruzioni in blocchi try/catch o registrando l'eccezione con un messaggio appropriato.

Quali sono alcune delle strategie di debugging comuni?

I programmatori utilizzano varie strategie per ridurre al minimo gli errori e il tempo richiesto per il debugging.

Sviluppo incrementale del programma

Lo sviluppo incrementale consiste nello sviluppare programmi in sezioni che è possibile gestire in modo da poter testare frequentemente piccole parti del codice. In tal modo, i programmatori possono individuare tutti i bug rilevati. Inoltre, possono lavorare su un bug alla volta piuttosto che su più errori dopo aver scritto grandi sezioni di codice.

Backtrack

Il backtrack è un noto metodo di debugging, utilizzato soprattutto per programmi di dimensioni ridotte. Gli sviluppatori lavorano a ritroso, a partire da dove è stato riscontrato un errore irreversibile fino a identificare il punto esatto in cui si è verificato nel codice. Sfortunatamente, il processo diventa più difficile da eseguire con l'aumentare del numero di righe di codice.

Debugging remoto

Il debugging remoto consiste nell'eseguire il debugging di un'applicazione in esecuzione su un ambiente separato dal computer locale. Ad esempio, puoi utilizzare strumenti di debugging installati in remoto per risolvere il bug.

Registrazione di log

Nella maggior parte dei casi, i programmi per computer registrano dati interni e altre informazioni critiche come il tempo di esecuzione e gli stati del sistema operativo in file di registro. Gli sviluppatori esaminano i file di registro per individuare e risolvere i bug. Utilizzano anche strumenti come l'analizzatore di registri per automatizzare l'elaborazione dei file di registro.

Debugging nel cloud

Il debugging di applicazioni cloud complesse può essere impegnativo poiché gli sviluppatori devono emulare le architetture cloud nei computer locali. Con il tempo possono emergere differenze di configurazione tra l'ambiente cloud e l'ambiente emulato. Di conseguenza, aumenta il numero di bug in produzione e i cicli di sviluppo si allungano. Per un debugging efficiente nel cloud sono richiesti strumenti speciali.

In che modo AWS può essere utile per il debugging?

AWS supporta le iniziative di codifica e debugging in diversi modi.

Plugin per gli IDE più diffusi

Gli sviluppatori utilizzano un Integrated Development Environment (IDE) per scrivere il codice. AWS dispone di vari plugin compatibili con gli IDE e supporta il processo di debugging. Ad esempio, il Kit di strumenti AWS per Eclipse è un plugin open source per l'IDE Eclipse di Java che semplifica agli sviluppatori la creazione, il debug e la distribuzione di applicazioni Java tramite Amazon Web Services. In modo analogo, AWS fornisce anche il supporto al debugging per altre lingue tramite plugin che si integrano ad altri IDE diffusi, come:

PyCharm per Python
IntelliJ IDEA per Java e Python
Rider per .Net
WebStorm per JavaScript

Questi plugin supportano il debugging nel cloud in modo da consentire agli sviluppatori di eseguire il debug delle applicazioni cloud accedendo direttamente al codice in esecuzione nel cloud.

AWS X-Ray

AWS X-Ray è uno strumento di debugging utilizzato dagli sviluppatori per analizzare le applicazioni in fase di sviluppo e produzione. Può essere utilizzato pressoché per tutto, dalle semplici applicazioni a tre livelli a quelle di microservizi complesse, costituite da migliaia di servizi.

Con X-Ray puoi:

comprendere le prestazioni delle tue applicazioni e dei loro servizi sottostanti;
individuare e correggere la causa principale degli errori e i problemi di prestazioni;
analizzare una panoramica completa delle richieste durante il passaggio nella tua applicazione.

Inizia a usare AWS X-Ray oggi stesso creando un account AWS gratuito.