Технологии повышения безошибочности программ

Технологии фильтрации

Назовем фильтрацией величины Х из программы Р автоматизированный процесс, предотвращающий проникновение некорректных значений величины Х в программу Р. Этот процесс включает проверку корректность значения величины Х и реакции на некорректность такого значения. Программные средства, реализующие процесс фильтрации назовем фильтрами. Существенным для фильтра в применении к практическому программированию является его ориентация на спецификацию контролируемой величины, включающую в себя ареал величины и описание реакций на некорректность значения этой величины.

Ареал. Любая программа ориентирована на явно или неявно заданное множество значений своих входных величин (область определения, множество допустимых значений). Когда программа используется совместно с другими программами (в системе, в комплексе), это множество значений может оказаться более конкретным, более узким.

Ареалом величины Х из программы Р называется множество значений, которые могут быть присвоены Х, исходя из назначения и условия применения программы Р.

Определение подчеркивает, что разные условия применения программы могут определять разные ареалы величины.

Понятие ареала распространяется не только на входные величины, но и на переменные, и на результирующие. Заметим, что для одной и той же величины Х в разных местах программы могут быть заданы разные ареалы.

Реакция на некорректность контролируемой величины может быть разной:

· сообщение об ошибке;

· замена некорректного значения стандартным значением;

· замена ближайшим (по некоторому критерию) значением;

· обращение к подпрограмме пользователя;

· прекращение вычислений и т.д.

В любом случае реакция на некорректность должна быть предусмотрена заранее при составлении спецификации величины.

Фильтр - стандартизованное средство, автоматически настраиваемое на спецификацию (точнее, на ареал) фильтруемой величины. Настройка эта может выполняться как при использовании фильтра, так и при его построении. Для того, чтобы выполнить фильтрацию, необходимо узнать:

· имя фильтруемого объекта или значение объекта;

· спецификацию объекта;

· точку пуска фильтрации.

Реализация фильтра зависит от того, на каком этапе определяется фактическое значение фильтруемой величины. Так, значения параметров макрокоманды определяются на этапе подготовки программы. Могут быть заранее известны и некоторые параметры подпрограмм, процедур. Фильтры, реализующие фильтрацию таких величин, могут быть включены в процессоры подготовки программ - в макрогенераторы, в сборщики (редакторы связей), в компиляторы, в смешанные вычислители. Такие фильтры представляют собой универсальные процедуры (подпрограммы, макроопределения), входной информацией для которых являются контролируемое значение, ареал величин, описание реакции на некорректность значения. Результатом фильтрации является только ответ, корректно ли значение, а в случае некорректности - оговоренная заранее реакция. Время фильтрации на этом этапе не является критическим, если же значение величины при подготовке программ неизвестно, определится оно при выполнении программы, то и фильтрация должна выполняться во время выполнения программы. Появляются новые контуры управления, цель которых - фильтрация переменных величин.

Фильтры, проверяющие переменные величины, включаются в саму программу процессорами подготовки программ: трансляторами, макрогенераторами. Здесь могут быть два варианта:

1) Процессор подготовки программ настраивает универсальную заготовку на ареал фильтруемой величины, и полученный в результате настройки фильтр включается в нужное место строящейся программы. Включаются и сам фильтр, и спецификация объекта, и имя объекта.

2) Процессор подготовки программ включает в программу обращение к стандартному, не настраиваемому фильтру. Это обращение сопровождается ссылкой на спецификацию фильтруемой величины и должно включаться в нужном месте.

Постоянное возрастание объемов и сложности производимого программного обеспечения выдвигает проблему повышения надежности программного обеспечения в ряд основных проблем разработки программных средств.