Отладка и тестирование программ

Конечная цель программиста заключается в написании правильно работающей программы, но, к сожалению, в 99 случаях из 100 первая попытка использования программы приводит к появлению предупреждения диалогового окна с кодом ошибки, неверного результата или в худшем случае к зависанию компьютера. Приблизительно так начинается нелегкий путь отладки программы.
Отладка программы — это специальный этап в разработке программы, состоящий в выявлении и устранении программных ошибок, факт существования которых уже установлен. Программные ошибки, как правило, делятся на три вида:

  1. Синтаксическая ошибка. Неправильное употребление синтаксических конструкций, например употребление оператора цикла For без то или Next.
  2. Семантическая ошибка. Нарушение семантики той или иной конструкции, например передача функции параметров, не соответствующих ее аргументам.
  3. Логическая ошибка. Нарушение логики программы, приводящее к неверному результату. Это наиболее трудный для «отлова» тип ошибки, ибо подобного рода ошибки, как правило, кроются в алгоритмах и требуют тщательного анализа и всестороннего тестирования.

Поскольку безошибочное программирование почти невозможно, а ручная отладка немыслима, необходимы средства поиска ошибки (иногда это не так просто) и ее исправления. В других случаях можно просто обойти возможные появления ошибки, также используя специальные методы. Именно об этих средствах и методах пойдет речь в настоящем разделе.
В каждой современной системе программирования существует специальное средство отладки программ — отладчик (debugger), который позволяет в режиме интерпретации установить контрольные точки, выполнить отдельные участки программы и посмотреть результаты работы операторов. Естественно, что редактор Visual Basic имеет подобное средство, с которым мы сейчас и познакомимся. В вышеописанной программе мы специально допустили ошибки, на примере которых и продемонстрируем работу отладчика VBA.
Замечание
Все ошибки располагаются в процедуре AssignTask, так что перед началом отладки вы можете проверить себя и попытаться отыскать их самостоятельно.
Первый шаг отладки — это запуск компилятора: Debug > compile <имяПроекта>. Компилятор, просматривая код программы, найдет ошибку и выдаст сообщение: sub or Function not defined (Процедура или функция не определены), выделив место ошибки (creatitem) в теле процедуры.
Итак, допущена синтаксическая ошибка, мы сделали опечатку (вместо createitem ввели creatitem), и компилятор стал расценивать это как вызов процедуры пользователя, которая нигде не объявлена. Быстро исправим эту оплошность, добавив злополучную е в код:
Set tsk = Createltem(olTaskltem)
Ошибка исправлена, можно возвращаться к первому пункту — запуску компилятора. На этот раз компиляция прошла успешно, и есть предпосылки к тому, что программа окончательно исправлена. Давайте запустим ее.
Замечание
Вообще же, в VBA нельзя говорить о запуске программы как таковой, поскольку в отличие от других языков программирования, в которых существует предопределенный способ определения того, с чего будет начинаться выполнение программы, в VBA такого предопределения нет. В VBA никакая процедура не является главной по умолчанию, нужно как-то указывать, с чего должно начинаться выполнение программы. Типовое решение автоматического запуска программы VBA — связывание «главной» процедуры с событием открытия документа, в котором находится проект.
Запуск программы в VBA осуществляется разными способами. Уже упоминалась возможность запуска программы посредством нажатия клавиши <F5> или с помощью команды Run Sub\UserForm меню Run. Однако при таком вызове запускается активная процедура, т. е. процедура, в которой находится курсор. Другим Способом является вызов диалогового окна Macros из меню Tools. В этом окне можно выбрать запускаемую процедуру, не делая ее активной.
Итак, мы запустили программу. Что же происходит? Сразу после запуска появляется диалоговое ОКНО об ошибке: Object variable or With block variable not set (объектная переменная или переменная блока with не определена) и четыре варианта продолжения работы с программой:

  1. Continue. Продолжить выполнение программы.
  2. End. Закончить выполнение программы.
  3. Debug. Прервать выполнение программы и перейти в режим отладки.
  4. Help. Вывести подробную справку об ошибке.

Замечание
Хотя в данном случае кнопка Continue не активна, она бывает очень полезна в ряде случаев. Например, при прерывании хода программы комбинацией клавиш <Ctrl>+<Break> только для проверки контрольных значений в окне Immediate, когда нет необходимости переходить в режим отладки, если все значения удовлетворительны. Кнопка End используется для окончательного прерывания хода программы, как правило, когда ошибка сразу видна и не требует отладочных средств.
Выберем Debug. В этом случае окно с кодом программы становится активным и в нем выделяется (по умолчанию желтым цветом) оператор, на котором прервалось выполнение программы. Мы выбрали Debug, поскольку имеем достаточно большой опыт и по краткому описанию ошибки можем понять, в чем дело. Но вам мы советуем до определенного момента обращаться за разъяснением к справке, в которой подробно и на примерах описана ошибка, вызвавшая прерывание хода программы.
В нашем же случае произошла семантическая ошибка: неправильное присваивание переменной значения ссылки на объект. Для устранения этой ошибки необходимо добавить оператор присваивания set перед переменной tsk. Давайте еще раз запустим программу. На этот раз она успешно завершилась, дойдя до конца и выдав сообщение «Задача успешно поручена».
Вроде бы все работает, но мы протестировали только малую часть всех возможностей приложения, не будем останавливаться и посмотрим, что же сгенерировало наше мини-приложение. На изображен примерный вариант порученной задачи.
Как видите, все параметры верны, кроме загадочного срока окончания задачи, который истекает через 5 дней, в то время как в диалоговом окне продолжительность проекта была равна 5 месяцам!!!
Итак, наша программа фактически работает, собирает данные из разных источников, создает задачу и даже назначает ее, но неверно устанавливает срок ее окончания. Надо констатировать, что мы столкнулись с последним типом ошибки — логическим. Компилятор не может отследить подобного рода ошибки автоматически, но это может сделать программист, используя, конечно, всевозможные способы и средства отладки.
Для отлова логических ошибок выполняется трассировка программы, т. е. выполнение программы или ее участка, сопровождающееся выводом в хронологической последовательности информации о событиях, связанных с выполнением программы. Давайте задумаемся, информацию о каких событиях мы хотели бы получить? Мы хотели бы получить и наблюдать измене ние переменных после выполнения операторов программы, причем желательно в пошаговом режиме, чтобы видеть процесс выполнения программы и иметь возможность тут же его исправить. Однако наблюдение всех переменных хоть и возможно, но малоэффективно.

Для этого необходимо предположить, в каких местах возможно появление ошибки, и расставить там специальные точки останова, чтобы остановиться и проверить значения переменных, когда программа дойдет до них. Таким образом, увидев, какой из операторов «лжет», можно приступить к его разбору. Идея отлова ясна, осталось только подготовить программу с помощью редактора к этой увлекательной процедуре.
Чтобы создать точку останова, следует в отлаживаемой процедуре установить точку ввода в любом месте строки кода VBA, перед выполнением которой вы хотите остановить выполнение процедуры. Затем нужно выбрать команду > Debug > Toggle Breakpoint или просто нажать клавишу <F9>. При этом строка будет выделена коричневым цветом, а на левом поле окна кода появится жирная коричневая точка. Для снятия точки останова нужно еще раз повторить те же действия. Если напротив оператора стоит точка ос танова, это означает, что выполнение программы будет приостановлено перед выполнением этого оператора.
Замечание
Есть и более простой и, на наш взгляд, естественный способ установки точек останова: достаточно просто сделать щелчок мышью по серой полоске у левого края соответствующей строки кода. Снять эту точку можно повторным щелчком по жирной коричневой точке. Наконец, если вы хотите снять все ранее поставленные точки останова, вовсе необязательно снимать все эти точки поодиночке. Достаточно воспользоваться командой меню > Debug > Clear All Breakpoints.
Наши подозрения вызвали следующие места программы, в которых мы и расставили точки останова.

  • Инициализация переменной tsk (чему равняется значение по умолчанию).
  • Вызов стандартной функции NOW (действительно ли возвращается текущее время).
  • Установка даты окончания задачи (правильно ли происходит суммирование).

После расстановки точек останова необходимо, как было сказано, указать, значения каких переменных мы хотели бы наблюдать. Естественно, что мы выбрали значения полей tsk.startoate и tsk.DueDate. Для наблюдения за несколькими свойствами или переменными существуют специальные окна Locals Window и Watch Window. Эти окна можно открыть с помощью соответствующих кнопок на панели Debug или команд меню View.
В окне локальных переменных можно наблюдать за значением всех локальных переменных выполняемой в данный момент процедуры, а окно контрольных значений предназначено для постоянного наблюдения за выбранными пользователем переменными или свойствами. Чтобы определить контрольное значение, достаточно выделить в окне модуля любую переменную, выражение или свойство и нажать кнопку Quick Watch на панели инструментов Debug. При этом появится диалоговое окно, в котором указано имя подпрограммы, само выражение, а также его текущее значение.
Нажав на расположенную в правой части диалогового окна кнопку Add, можно переместить это выражение в список наблюдаемых контрольных значений в окне Watch. При этом в момент останова отлаживаемой программы весь список наблюдаемых выражений и их значения будут сразу же видны в соответствующем подокне, располагающемся обычно в нижней части экрана. Добавим переменную tsk. star toate вышеописанным способом. Чтобы наблюдать значение переменной, необходимо выполнить следующее действие.

Добавление переменной в окно Add Watch
{В окне Watch} 1R Add Watch…
Expression := tsk.StartDate
Procedure AssignTask
OK
Итак, точки останова расставлены, окно Add Watch с наблюдаемыми переменными активно, следовательно, с замиранием сердца переходим к трассировке программы. Итак, нажимаем клавишу <F5>, как и предполагалось, перед инициализацией переменной происходит останов программы. Все правильно. Теперь давайте посмотрим, как изменились значения переменных В окне Add Watch: tsk.StartDate = 01:01:4501, tsk.StartDate = 01:01:4501, a duration = 5.

Для единичного просмотра значения переменной можно просто подвести к ней указатель мыши, и вы увидите всплывающую подсказку. Например, duration = 5.
Для дальнейшего пошагового выполнения программы можно воспользоваться одним из трех способов:

  1. Step Into. При нажатии клавиши <F8> выполняется очередной оператор, после чего выполнение программы приостанавливается и программа становится доступна для корректировки.
  2. Step Over. Нажатие комбинации клавиш <Shift>+<F8> осуществляет вызов вспомогательных процедур и функций за один шаг, что дает возможность не задерживаться на их выполнении.
  3. Step Out. Данная комбинация клавиш <Ctrl>+<Shift>+<F8> позволяет выйти из выполняемой вспомогательной процедуры, не дожидаясь конца ее пошагового выполнения.

Итак, нам необходимо нажать клавишу <F8> и посмотреть, чему стало равно значение tsk.startDate. Как и следовало ожидать, переменной было присвоено значение 21.08.01. (текущая дата 21 августа 2001 года). Следовательно, функция Now работает корректно.
Далее мы попадаем на следующую точку останова — присваивание значения переменной tsk.DueDate. После очередного нажатия клавиши <F8> проверим значения текущих переменных и окончательно обнаружим ошибку.
Значение переменной duration равно 5, прибавляя его к значению текущей даты, мы прибавляем не месяцы (как хотелось бы), а дни. Исправим эту ошибку, изменив код ошибочной строки на следующий:
.DueDate = DateAdd(«m», duration, .StartDate)
Замечание
Встроенная функция DateAdd предназначена для добавления или вычитания из даты указанного числа временных интервалов.
В конце рассказа об отладчике мы решили на показать панель инструментов Отладка (Debug) с кнопками, используемыми при отладке, а в привести краткую справку по всем использованным и неиспользованным средствам отладчика.

Средства отладчика

Команда Назначение
Compile Компиляция программы
Run Sub/UserForm Запуск процедуры или формы
Break Прерывание выполнения программы <Ctrl>+<Break>
Reset Остановка выполнения программы
Toggle Breakpoints Установить точку останова
Clear All Breakpoints Снять все точки останова
Step Into Шаг с заходом во вспомогательные процедуры
Step Over Шаг с обходом вспомогательных процедур
Step Out Шаг с выходом из вспомогательной процедуры
Step to Cursor Шаг до курсора. Запускает программу на выполнение до строки с курсором
Set Next Statement Позволяет устанавливать следующий выполняемый оператор
Show Next Statement Показывает следующий выполняемый оператор

К сожалению, не все приемы отладки можно рассмотреть на нашем простейшем примере.

Команда Назначение
Immediate Window Отображает окно отладочных результатов вычисления
Locals Window Отображает окно локальных переменных процедуры
Watch Window Отображает окно контрольных выражений программы
Add Watch Добавляет выражение в окно Watch
Edit Watch Исправляет выражение в окне Watch
Quick Watch Просматривает значение выделенного выражения
Call Stack Позволяет показать стек вызовов процедур в текущий момент. Эта кнопка очень полезна при работе с рекурсивными процедурами
Comment Block Позволяет закомментировать выделенный блок операторов
Uncomment Block Отменяет сделанные комментарии
Toggle Bookmarks Устанавливает закладку
Clear All Bookmarks Снимает все установленные закладки
Find Вызывает диалоговое’ окно поиска, посредством которого можно найти ту или иную переменную, выражение и т. д.