Технологии повышения безошибочности программ

Методы повышения безошибочности программ можно разделить на две группы: методы, применяемые при проектировании и кодировании программ, и методы, применяемые при отладке готовой программы.

К первой группе методов относятся, в частности:

· использование принципов модульного программирования;

· использование принципов структурного программирования;

· применение языков высокого уровня;

· повышение уровня непроцедурности программы;

· методы синтеза программ по спецификациям и методы автоматического доказательства программ.

Цель всех этих методов - предупредить ошибки, не допустить появления ошибок в готовой программе. Совершенно ясно, что предупреждение ошибок самым серьезным образом повышает вероятность правильности программ. Специалисты называют разные цифры стоимости нахождения, и исправления ошибок в программе в зависимости от времени их обнаружения. Обычно утверждается, что раннее обнаружение дешевле в 10 и более раз.

Но какими бы методами проектирования ни пользовался программист, невозможно гарантировать безошибочность спроектированной только что программы. Программа должна обязательно пройти и этап отладки, в результате которого вероятность правильного функционирования программы окажется выше. Ко второй группе методов повышения безошибочности программ относятся разнообразные методы отладки.

Здесь мы не рассматриваем организационные методы руководства разработкой программного обеспечения, хотя их влияние на надежность создаваемых программ может иногда оказаться решающим.

Технологии, применяемые при подготовке программы

· Модульное программирование предполагает, что программа разбивается на отдельные части-модули, причем разбиение должно в той или иной мере удовлетворять требованиям, среди которых отметим:

· ограничение размера модуля (обычно, в пределах 20-100 операторов);

· семантическое выделение в отдельные модули (неформальная функционально-структурная декомпозиция);

· относительная независимость модуля. Связи между модулями как по управлению, так и по информации должны быть минимальными.

Однако нельзя слишком строго следовать принципам модульности, иначе это может привести к слишком большим накладным расходам. Важнейшую роль в модульном программировании играют интуиция и опыт программиста.

Хорошая модульная программа имеет высокий уровень безошибочности потому, что связи между модулями достаточно просты и могут быть прослежены за столом. В то же время исправление ошибки в одном из модулей не должно по возможности приводить к корректировке других модулей.

Очень важно уметь использовать в программе стандартные модули (подпрограммы). Эти модули заранее отлажены, опробованы в разных применениях и, следовательно, содержат меньше ошибок, чем написанные специально для этой программы.

Можно сказать, что модульное программирование понижает сложность разрабатываемой программы, представляя ее в виде совокупности менее сложных модулей с несложными связями между ними. Тем самым упрощается анализ программы, поиск ошибок в ней и модификация.

Обычно программа разделяется "географически", т.е. модуль создается из операторов, компактно расположенных в программе. Однако, если привлечь технику получения остаточных программ и методы вертикального слоения, можно создавать модули и по другим (более функциональным) принципам.

Разделение на модули предполагает максимальную независимость модулей путем усиления внутренних связей в каждом модуле (повышения прочности модулей) и ослабления связей между модулями (и по данным и по управлению), применяя формализованный механизм передачи параметров. Вот какую цель формулирует академик А.П.Ершов: "Нам надо научиться очень тщательно и доказательно писать небольшие программы и в то же время уметь быстро, уверенно и безошибочно монтировать огромное комплексы программ из полуфабрикатов”.

Структурное программирование - это технология программирования, в которой разрешено использование только трех видов конструкций: последовательность, выбор, итерация.