什麼是偵錯 – 偵錯介紹

什麼是偵錯？

偵錯是在任何軟體的原始程式碼中發現和修正錯誤的程序。當軟體無法依預期執行時，電腦程式設計人員會研究程式碼，以確定發生錯誤的原因。他們會使用偵錯工具在控制的環境中執行軟體，逐步檢查程式碼，以及分析和修正問題。

偵錯一詞源於何處？

偵錯一詞可以追溯到 20 世紀 40 年代在哈佛大學工作的海軍上將 Grace Hopper。當她的一位同事發現一隻飛蛾阻礙了大學的一台電腦的運行時，她告訴他們，他們正在對系統進行偵錯。電腦程式設計人員於 20 世紀 50 年代首次使用術語錯誤和偵錯，而到了 20 世紀 60 年代初期，程式設計語言界開始普遍接受了術語偵錯。

為什麼偵錯很重要？

錯誤發生在電腦程式設計過程中，因為它是一種抽象的概念活動。電腦會以電子訊號的形式操控資料。程式設計語言將這些資訊抽象化，因此人類可以更有效地與電腦互動。任何類型的軟體都有幾個抽象層，不同的元件會進行通訊以使應用程式正常運作。發生錯誤時，發現和解決問題可能具有挑戰性。偵錯工具和策略有助於更快地修正問題並提高開發人員的生產力。因此，軟體品質和最終使用者體驗有所改善。

偵錯過程如何運作？

偵錯過程通常需要以下步驟。

錯誤識別

開發人員、測試人員和最終使用者報告他們在測試或使用軟體時發現的錯誤。開發人員找到導致錯誤的確切程式碼行或程式碼模組。這一過程可能是既乏味又耗時。

錯誤分析

編碼人員可記錄所有程序狀態變更和資料值，進而分析錯誤。他們還會根據錯誤修正對軟體功能的影響來確定其優先順序。軟體團隊還會根據開發目標和要求確定錯誤修正的時間表。

修正與驗證

開發人員修正錯誤並執行測試，以確保軟體繼續依預期執行。他們可能會編寫新的測試來檢查該錯誤是否在將來再次出現。

偵錯與測試

偵錯和測試是互為補充的過程，可確保軟體程序按應有的方式執行。在編寫了程式碼的完整部分或其中某些部分後，程式設計人員會進行測試以識別錯誤。一旦發現錯誤，編碼人員就可以開始偵錯過程並努力消除軟體的任何錯誤。

需要偵錯的編碼錯誤有哪些？

軟體開發固有的複雜性可能會導致產生軟體缺陷。由於客戶以意想不到的方式使用它，軟體上線後也會觀察到輕微的生產錯誤。以下是我們給出的一些通常需要偵錯流程的常見錯誤類型。

語法錯誤

語法錯誤是當電腦程序的陳述式不正確時發生的錯誤。它相當於文字處理中的錯字或拼寫錯誤。如果存在語法錯誤，程序將不會編譯或執行。程式碼編輯軟體通常會反白顯示此錯誤。

語義錯誤

語義錯誤是由於程式設計陳述式使用不當造成的。例如，如果您要將表達式 x/(2 π) 翻譯成 Python，您可能會這樣寫：

y = x / 2 * math.pi

但是，該陳述式並不正確，因為乘法和除法在 Python 中具有相同的優先級，並且是從左到右計算的。因此，此表達式的運算結果為 (xπ)/2，從而導致錯誤。

邏輯錯誤

當程式設計人員誤解電腦程序的逐步過程或演算法時，就會出現邏輯錯誤。例如，程式碼可能過早退出循環，或者可能得到不正確的 if-then 結果。您可逐步執行幾種不同輸入/輸出情境的程式碼，進而識別邏輯錯誤。

執行階段錯誤

執行階段錯誤是由於軟體程式碼執行的運算環境而造成的。範例包括記憶體空間不足或堆疊溢出。您可以在 try-catch 區塊中包圍陳述式或使用適當的訊息記錄例外狀況，進而解決執行階段錯誤。

常見的偵錯策略有哪些？

程式設計人員可以使用多種策略來最大程度地減少錯誤，並減少偵錯所需的時間。

增量程序開發

增量開發是在可管理的部分中開發程序，以便頻繁測試程式碼的一小部分。如此以來，程式設計人員可以本地化他們找到的任何錯誤。它還允許他們一次處理一個錯誤，而不是在編寫大部分程式碼後處理多個錯誤。

回溯

回溯是一種熱門的偵錯方法，尤其是對於較小的程序而言。開發人員從發生致命錯誤的位置逆向工作，以識別程式碼中的確切發生點。不幸的是，隨著程式碼行數的增加，該流程變得更具挑戰性。

遠端偵錯

遠端偵錯是指對與本機電腦不同的環境中執行的應用程式進行偵錯。例如，您可使用遠端安裝的偵錯工具來解決錯誤。

記錄日誌

大多數電腦程序在日誌檔案中記錄內部資料和其他關鍵資訊，例如執行時間和作業系統狀態。開發人員研究日誌檔案，以確定和解決錯誤。他們還使用日誌分析器等工具來自動處理日誌檔案。

雲端偵錯

偵錯複雜的雲端應用程式具有挑戰性，因為開發人員必須在本機電腦上模擬雲端架構。雲端環境和模擬環境之間可能會出現逾時組態差異。這樣一來，將會導致生產中出現更多錯誤並延長開發週期。更高效的雲端偵錯需要特殊工具。

AWS 如何幫助偵錯？

AWS 以幾種不同的方式支援編碼和偵錯工作。

AWS X-Ray

AWS X-Ray 是一種偵錯工具，開發人員可使用它來分析開發和生產中的應用程式。其包含簡單的三層應用程式的一切功能，可由成千上萬服務組成更為複雜的微型服務應用程式。

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