Стивен Прата - Язык программирования C. Лекции и упражнения (6-е изд.) 2015

Семантические ошибки

Семантические ошибки — это смысловые ошибки. В качестве примера рассмотрим следующее предложение: “Презрительные наследники напевают зелено”. Синтаксических ошибок оно не содержит, т.к. прилагательное, существительное, глагол и наречие находятся на своих местах, тем не менее, само предложение бессмысленно. В языке С семантическая ошибка возникает, когда вы соблюдаете все требования языка, но получаете некорректный результат. В рассматриваемом примере присутствует одна такая ошибка:

nЗ = n2 * n2;

70 глава 2

В данном случае предполагается, что n3 представляет куб числа n, в то время как код вычисляет четвертую степень n.

Компилятор не обнаруживает семантических ошибок, поскольку они не нарушают правила языка С. Компилятор не способен предугадывать ваши истинные намерения. Поэтому искать ошибки такого рода придется самостоятельно. Один из способов предусматривает сравнение того, что программа делает, с тем, что вы хотели от нее получить. Например, предположим, что вы исправили синтаксические ошибки в рассмат риваемом примере, так что код теперь приобрел вид, представленный в листинге 2.5.

Листинг 2.5. Программа stillbad.c

Вывод программы выглядит следующим образом:

n = 5, n в квадрате = 25, n в кубе = 625

Несложно заметить, что 625 не является правильным результатом возведения числа в третью степень. Следующий этап предусматривает отслеживание того, как был получен такой результат. В рассматриваемом примере ошибку, скорее всего, удастся выявить путем инспекции кода. Однако в общем случае нужно применять более систематизированный подход. Один из методов — пошаговое отслеживание инструкций программы. Воспользуемся этим методом и в данном случае.

Тело программы начинается с объявления трех переменных: n, n2, и n3. Эту ситуацию можно смоделировать, нарисовав три прямоугольника и пометив их именами переменных (рис. 2.6). Далее программа присваивает переменной n значение 5. Смоделируйте это действие, записав 5 в прямоугольник n. Затем программа умножает n на n и присваивает результат переменной n2. Посмотрев в прямоугольник n, вы увидите, что в нем находится значение 5. Умножьте 5 на 5 и получите 2 5, после чего поместите 25 в прямоугольник n2. Чтобы воспроизвести следующий оператор С (n3 = n2 * n2;), загляните в прямоугольник n2; вы там найдете 25. Умножьте 25 на 25, получите 625 и поместите это значение в прямоугольник n2. Итак, вы возводите n2 в квадрат вместо того, чтобы умножить его на n.

Возможно, эта процедура и избыточна для данного простого примера, однако подобного рода пошаговое выполнение программы часто является наилучщим способом посмотреть, что в ней происходит.

Состояние программы

Выполняя пошаговый просмотр программы вручную с отслеживанием каждой переменной, вы осуществляете мониторинг состояния программы.

Введение в язык С 71

Рис. 2.6. Трассировка программы

Состояние программы -- это просто набор значений всех переменных в заданной точке ее выполнения. Другими словами, это моментальный снимок текущего состояния вычислений.

Мы обсудили только один метод отслеживания состояния: самостоятельное пошаговое выполнение программы. В программе, которая делает, скажем, 10 000 итераций, вы не справитесь с такой задачей. Но можно выполнить несколько итераций, чтобы узнать, делает ли программа то, что от нее ожидается. Тем не менее, всегда существует возможность, что вы выполните эти шаги, как задумали, а не так, как действительно реализовали их в программе, поэтому старайтесь неукоснительно придерживаться фактического кода.

Еще один подход к выявлению семантических ошибок заключается в помещении в разные места кода дополнительных операторов printf() для текущего контроля избранных переменных в ключевых точках программы. Наблюдение за тем, как меняются эти значения, возможно, подскажет вам, что происходит. После того, как вы добьетесь от программы удовлетворительной работы, можете убрать дополнительные операторы и выполнить повторную компиляцию.

Третий метод исследования состояний программы предусматривает применение отладчика. Отладчик — это программа, которая позволяет выполнять другую программу в пошаговом режиме и просматривать значения переменных в этой программе. Отладчики характеризуются различными уровнями удобства использования и сложности. Наиболее совершенные отладчики отображают строку исходного кода, выполняемую в текущий момент. Это особенно удобно при отладке программ с альтернативными путями выполнения, поскольку легко видеть, по какому конкретному пути продвигается выполнение. Если ваш компилятор снабжен отладчиком, уделите время на его изучение. Например, опробуйте его на программе, приведенной в листинге 2.4.