الأخطاء البرمجية و طريقة حلها

في عملية تطوير البرمجيات، لا يمكن تجنب الأخطاء البرمجية بشكل كامل. تعتبر الأخطاء البرمجية أمرًا حتميًا في عملية البرمجة، وقد تتسبب في حدوث تحطيم البرامج أو عدم الوفاء بالمتطلبات المحددة. ومع ذلك، يمكن تقليل وتحسين الأخطاء البرمجية من خلال اتباع ممارسات البرمجة الجيدة واستخدام أدوات وتقنيات مناسبة.

في هذا المقال، سنقوم بشرح مفصل للأخطاء البرمجية وطرق حلها. سنستعرض أنواع مختلفة من الأخطاء البرمجية، طرق اكتشافها، وسنقدم أمثلة على كل نوع من الأخطاء مع شرح أسبابها وكيفية التعامل معها بشكل فعال.

الأخطاء البرمجية وأنواعها:

1. أخطاء الترجمة (Compilation Errors):
– تحدث أثناء مرحلة الترجمة للكود المصدر إلى لغة قابلة للتنفيذ.
– تتسبب في فشل الترجمة وتظهر رسائل خطأ تفيد بوجود أخطاء في البناء النحوي للبرنامج.
– مثال: وجود تهجئة خاطئة، نقص في الأقواس، استخدام متغير غير معرف، إلخ.

2. أخطاء التشغيل (Runtime Errors):
– تحدث عندما يتم تنفيذ البرنامج وتحدث حالات غير متوقعة تؤدي إلى فشل تنفيذ البرنامج.
– تتسبب في ظهور رسائل الأخطاء أثناء تشغيل البرنامج، مثل استخدام قيمة غير صالحة للمتغير أو تجاوز حدود المصفوفة.
– مثال: القسمة على الصفر، الوصول إلى عناصر خارج حدود المصفوفة، تجاوز الذاكرة المخصصة، إلخ.

3. أخطاء التصميم (Design Errors):
– تحدث عندما يكون تصميم البرنامج غير صحيح أو غير ملائم للغرض المرجو منه.
– يكون التأثير على الأخطاء التصميمية واضحًا في المراحل المتقدمة من عملية التطوير، وقد يتطلب إعادة هيكلة البرنامج.
– مثال: سوء توزيع المسؤوليات، سوء التخطيط للمصفوفات أو البيانات، تعقيد الخوارزميات المستخدمة، إلخ.

4. أخطاء المنطق (Logic Errors):
– تحدث عندما يكون البرنامج يقوم بتنفيذ خوارزمية غير صحيحة أو غير متوافقة مع المطلوب.
– البرنامج يعمل بشكل صحيح دون أي أخطاء ترجمة أو تشغيل، ولكن النتائج غير صحيحة.
– مثال: خطأ في ترتيب العمليات الرياضية، استخدام شرط غير صحيح في التحكم بالتدفق، تجاهل حالات خاصة، إلخ.

طرق اكتشاف الأخطاء:

1. التحليل اليدوي (Manual Analysis):
– عملية مراجعة وتحليل الكود بشكل يدوي للكشف عن الأخطاء.
– يتطلب خبرة ومعرفة قوية بلغة البرمجة ومفاهيم البرمجة.
– يمكن استخدام تقنيات مثل مراجعة القدرات (Code Review) ومراجعة القواعد (Style Guide Review).

2. استخدام المترجم والأدوات البرمجية (Compiler and Programming Tools):
– يتم استخدام المترجمات لكشف الأخطاء النحوية وأخطاء البناء أثناء مرحلة الترجمة.
– تتوفر أدوات برمجية خاصة تساعد في اكتشاف الأخطاء الشائعة مثل محللات الأكواد (Code Analyzers) ومفسرات الشفرة (Code Interpreters).

3. اختبار الوحدات (Unit Testing):
– يتم اختبار كل وحدة من وحدات البرنامج بشكل منفصل للتأكد من صحة وظيفتها.
– يتم اختبار مدخلات ومخرجات الوحدات ومقارنتها بالنتائج المتوقعة.
– يمكن استخدام إطار عمل الاختبار (Testing Framework) لتسهيل عملية الاختبار وتسجيل الأخطاء المكتشفة.

4. اختبار الاستقرار (Stress Testing):
– يتم اختبار البرنامج تحت ضغط وظروف قصوى لتحديد قدرته على التعامل مع الحمل الكبير والمواقف الاستثنائية.
– يهدف هذا النوع من الاختبار إلى اكتشاف الأخطاء المختفية التي قد تظهر فقط في ظروف استخدام معينة.

5. محاكاة الاختراق (Penetration Testing):
– يستخدم في تقييم الأمان واكتشاف الثغرات والأخطاء الأمنية في البرنامج.
– يتم استخدام مخترقين أخلاقيين لمحاكاة هجمات حقيقية على البرنامج وتحديد الثغرات والأخطاء المحتملة.

أمثلة على أنواع الأخطاء وحلولها:

1. أخطاء الترجمة:
– مثال:

“`
int x = 5;
int y = z; // يتم استخدام متغير غير معرف

// الحل:
int x = 5;
int y = 0; // تعيين قيمة افتراضية للمتغير
“`

2. أخطاء التشغيل:
– مثال:

“`
int[] numbers = {1, 2, 3};
int x = numbers[3]; // وصول إلى عنصر غير موجود في المصفوفة

// الحل:

int[] numbers = {1, 2, 3};
if (numbers.length > 3) {
int x = numbers[3];
}
“`

3. أخطاء التصميم:
– مثال:

“`
// الدالة تعيد قيمة ثابتة دائمًا
public int calculateSum(int x, int y) {
return 10;
}

// الحل:

public int calculateSum(int x, int y) {
return x + y;
}

“`

4. أخطاء المنطق:
– مثال:

“`
// إجراء العمليات بالترتيب الخاطئ
public int calculateTotal(int x, int y) {
return x – y; // يجب أن تكون العملية جمع وليس طرح
}

// الحل:

public int calculateTotal(int x, int y) {
return x + y;
}
“`

كان هذا نظرة عامة على الأخطاء البرمجية وطرق حلها. يجب أن تكون الأخطاء البرمجية جزءًا من عملية التطوير البرمجي، ويتعين على المطورين اتخاذ الخطوات اللازمة لتجنب واكتشاف الأخطاء وإصلاحها بشكل فعال. عندما يتم التعامل مع الأخطاء بشكل صحيح، يتم تحسين جودة البرامج والحد من المشاكل والعثرات التي قد تواجهها المستخدمين.

ما هي اللغات البرمجية المدعومة في مايكروسوفت أزور؟

Microsoft Azure يدعم تطبيقات البرمجة التالية:

• ASP.NET
• ASP.NET Core
• Java
• Node.js
• PHP
• Python
• Ruby
• Go
• .NET
• C#
• F#
• JavaScript
• TypeScript
• PowerShell

قال عالم الكمبيوتر الراحل Edsger W. Dijkstra ، “إذا كان التصحيح هو عملية إزالة الأخطاء ، فيجب أن تكون البرمجة هي عملية إدخالها”.

تعتبر مواجهة أنواع مختلفة من الأخطاء في البرمجة جزءًا كبيرًا من عملية التطوير. يصبح أفضل المطورين مرتاحين في التنقل في الأخطاء التي ينشئونها ويصلحونها بسرعة.

عند التحدث عن أنواع الأخطاء في البرمجة. فأن هنالك ثلاث أنواع من الأخطاء في البرمجة يمكن تقسم الاخطاء تحتها  وهي:

1-Syntax errors.
2-Semantic errors.
3-Logical errors.

 

1- الــ Syntax errors

أو مايُسمى بالعربية “الأخطاء اللغوية” وهي الأخطاء اللغوية الناتجة من المبرمج عند كتابة الكود، مثلاً أن ينسى وضع ( ; ) في بعض لغات البرمجة، أو يكتب كلمة محجوزة في اللغة بطريقة خاطئة ككتابة c out مثلاً إذ يوجد فراغ بين الكلمة وهذا النوع من الأخطاء سهل اكتشافه نوعاً ما في بعض لغات البرمجة، ولا يتم تشغيل البرنامج إلا بعد تصحيح هذه الأخطاء.

 2- الــ Semantic errors

هذا النوع من الأخطاء لا يظهر تقريباً إلا بعد ظهور نتائج البرنامج، يكون هذا الخطأ رياضياً في أغلب الأحيان، مثال على ذلك :
طلب منك إيجاد معدل للطلاب والعلامات تكون بين 0 و 100 وعندما تم تنفيذ البرنامج كانت النتائج 125 مثلاً، هنا الخطأ ربما ليس في الكود بل في الإدخال أو العمليات الحسابية، وهنا يتم تنفيذ الكود بحد ذاته دون اي مشكلة.

 3- الــ Logical errors

هذا النوع يُسمى أيضاً بــ Runtime errors وهو الخطأ الذي يظهر أثناء تنفيذ البرنامج، وهو خطأ منطقي مثلاً :
عملية حسابية يكون فيها المقام صفر أو ندخل قيمة مُتغييرة سالبة، ونريد طباعة قيمة لمصفوفة ونُسند هذا المتغير إلى الموقع، بالطبع سيكون خطأ منطقي لأن المصفوفات تبدأ من صفر وتكون دلئماً موجبة.
هذه بعض أشهر أنواع الأخطاء في البرمجة.

الخطأ هو مصطلح يستخدم لوصف أي مشكلة تنشأ بشكل غير متوقع والتي تتسبب في عدم عمل الكمبيوتراو البرنامج بشكل صحيح. يمكن أن تواجه أجهزة الكمبيوتر او البرامج او المترجمات او الاجهزة الملحقة ولغات البرمجة  أي أخطاء في البرامج أو أخطاء في الأجهزة ومن حيث الخطأ فأن

هناك ثلاث انواع :

syntax errors (compile errors)

الاخطاء البرمجية

هى الاخطاء الناتجة من قيام المبرمج بكتابة قواعد اللغة بطريقة خطأئة .
ويتم اكتشافها عن طريق المترجم compiler (قبل) تنفيذ البرنامج
مثل فى بعض اللغات قد ينسيء المبرمج وضع ;
او يكتب كلمة محجوزة فى اللغة بطريقة خاطئة مثل كتابة نوع البيانات Int بدلا من int

Runtime errors (Exception errors)

وهى الاخطاء التى تحدث (اثناء) تنفيذ البرنامج ولايمكن اكتشافها عن طريق المترجم compiler .
مثل تعريف متغير من النوع int يقوم بااستقبال رقم صحيح من المستخدم الا ان المستخدم يقوم بادخال رقم عشرى بالخطأ .
وهذة الاخطاء يجب على المبرمج عمل معالجة لها .

logical errors

الاخطاء المنطقية
وهى الاخطاء التى تحدث (بعد) التنفيذ
او بمعنى اخر هو خطا فى نتيجة او مخرجات البرنامج .
يتم اكتشافها بعد التنفيذ عند عمل test للبرنامج
لايمكن اكتشافها عن طريق المترجم compiler
مثل حساب perimeter of square بطريقة خطائة

perimeter of square =length*5;

بدلا من

length*4;