Programowanie to niesamowita podróż pełna wyzwań i satysfakcji. Jednym z kluczowych aspektów, z którym musi zmierzyć się każdy programista, jest debugowanie, czyli proces znajdowania i naprawiania błędów w kodzie. Niezależnie od tego, czy jesteś początkującym programistą, czy dopiero myślisz o rozpoczęciu nauki, warto zrozumieć, czym jest debugowanie i jak skutecznie rozwiązywać problemy w kodzie.
Czym jest Debugging?
Debugowanie to proces identyfikowania, analizowania i naprawiania błędów (bugów) w kodzie. Błędy te mogą objawiać się na różne sposoby – od drobnych literówek po złożone problemy logiczne, które wpływają na działanie całego programu. Każdy programista, bez względu na poziom doświadczenia, spotyka się z błędami. To nieodłączna część tworzenia oprogramowania.
Dlaczego Debugging jest Ważny?
Bez efektywnego debugowania, kod, który piszesz, może działać niezgodnie z oczekiwaniami, co może prowadzić do frustracji użytkowników, a nawet poważnych problemów technicznych. Właściwe debugowanie pozwala na szybkie wykrycie problemów, zrozumienie ich przyczyn i skuteczne ich naprawienie.
Podstawowe Techniki Debugowania
- Zrozumienie Problemów:
- Zanim zaczniesz naprawiać błąd, musisz go zrozumieć. Zadaj sobie pytanie: co dokładnie nie działa? Czy program wyrzuca błędy, działa wolno, czy może w ogóle się nie uruchamia? Zrozumienie problemu to pierwszy krok do jego rozwiązania.
- Korzystanie z Logów:
- Logi to zapisane informacje o działaniu programu, które mogą pomóc zrozumieć, co dzieje się "pod maską". Dodanie odpowiednich logów do kodu pozwala śledzić przebieg programu i zidentyfikować, gdzie dokładnie pojawia się problem. Każdy język programowania udostępnia inny interfejs do logowania. W Javie najprościej użyć instrukcji System.out.println("nasz log"); a w przypadku JS czy TS będzie to console.log("nasz log");
- Debuggery:
- Debuggery to narzędzia, które pozwalają na uruchamianie programu krok po kroku, obserwowanie wartości zmiennych i monitorowanie przepływu kodu. Większość środowisk programistycznych (IDE) ma wbudowane debugery, które są niezwykle przydatne w wykrywaniu i naprawianiu błędów.
- Rozbijanie Problemów na Mniejsze Części:
- Często duże błędy wynikają z wielu drobniejszych problemów. Spróbuj podzielić swój kod na mniejsze segmenty i przetestować je oddzielnie. Dzięki temu łatwiej zidentyfikujesz, gdzie leży problem.
- Porozmawiaj z Gumową Kaczką: Tak, to nie żart! "Metoda gumowej kaczki" polega na tłumaczeniu swojego problemu, krok po kroku, nieożywionym przedmiotowi (np. gumowej kaczce). Opisując problem na głos, często sam dochodzisz do wniosku, gdzie popełniłeś błąd. Drugą efektywną metodą jeżeli nie chcesz gadać sam do siebie to możesz spróbować to napisać np. w Notatniku czy innym programie do edycji tekstu - zadziała tak samo jak gumowa kaczka.
Napisać idealny kod bez błędów za pierwszym razem zazwyczaj nie udaje się nawet doświadczonym programistom. Błędy są częścią pracy, częścią waszego bezcennego doświadczenia. Istnieje wiele żartów na temat tego, dlaczego programiści piszą taki kod, w którym sami później poprawiają błędy. Brzmi to absurdalnie, ale tak właśnie wygląda proces tworzenia aplikacji. Pamiętajcie, że 80% czasu programiści poświęcają na naprawianie i debugowanie kodu, a tylko 20% na jego pisanie. Niemniej jednak, w tej części artykułu chcemy też podać ważne wskazówki dotyczące najlepszych praktyk pisania dobrego kodu, w którym błędy i problemy będą pojawiać się znacznie rzadziej.
1. Pisz kod modularny i zrozumiały
Modularność oznacza, że twój kod jest podzielony na małe, niezależne fragmenty, które można łatwo testować i debugować. Każdy moduł powinien być odpowiedzialny za jedną funkcjonalność. Dzięki temu, jeśli w jednym miejscu wystąpi błąd, będzie trzeba go naprawić tylko w tym module. Staraj się również pisać kod zrozumiały, z odpowiednimi nazwami zmiennych i funkcji tak aby kod był zrozumiały dla tego kto go będzie czytał a nie tylko dla tego, który go napisał. "Kod powinno czytać się jak dobrą książkę" - Robert C. Martin
2. Stosuj zasady DRY (Don't Repeat Yourself)
Zasada DRY oznacza, że unikamy powtarzania tego samego kodu w różnych miejscach programu. Powtarzający się kod jest trudniejszy do zarządzania i bardziej podatny na błędy. Zamiast kopiować fragmenty kodu, warto wykorzystać funkcje lub klasy, które można wielokrotnie używać w różnych częściach aplikacji. Dzięki takiemu podejściu jeżeli błąd wystąpi wewnątrz logiki funkcji i jest ona wykorzystywana w kilku miejscach programu to wystarczy że poprawimy kod wewnątrz funkcji i automatycznie każde wywołanie takiej funkcji wykorzysta poprawioną logikę. Co innego w przypadku gdy byśmy nie respektowali zasady DRY. Wtedy musielibyśmy znaleźć wszędzie kod który zawiera błąd i poprawić z osobna. Wtedy ryzykujemy tym, że nie znajdziemy wszystkich miejsc, w których używana jest podobna logika lub zapomnimy zmienić któryś kawałek kodu to błąd nadal będzie występował.
3. Regularnie testuj kod
Testowanie kodu na wczesnym etapie jego tworzenia pozwala na wykrycie błędów, zanim staną się one trudne do zlokalizowania i naprawienia. Stosuj różne metody testowania, takie jak testy jednostkowe (unit tests), testy integracyjne czy testy systemowe. Testowanie powinno stać się integralną częścią procesu programowania.
4. Przestrzegaj standardów kodowania
Standardy kodowania to zbiory reguł i wytycznych, które pomagają utrzymać spójność kodu w całym projekcie. Przestrzeganie standardów sprawia, że kod jest łatwiejszy do zrozumienia i utrzymania, szczególnie w zespołach, gdzie nad jednym projektem pracuje wielu programistów. Popularne standardy to np. PEP8 dla Pythona czy PSR dla PHP.
5. Korzystaj z narzędzi do analizy statycznej kodu
Narzędzia do analizy statycznej, takie jak SonarQube, Pylint, czy ESLint, automatycznie analizują twój kod pod kątem potencjalnych błędów, problemów z wydajnością, a także naruszeń standardów kodowania. Dzięki nim możesz wykryć błędy, zanim jeszcze uruchomisz program.
6. Refaktoryzuj kod regularnie
Refaktoryzacja to proces ulepszania kodu bez zmiany jego zewnętrznego zachowania. Regularne refaktoryzowanie pozwala utrzymać kod czysty, bardziej zrozumiały i mniej podatny na błędy. Warto refaktoryzować kod, gdy zauważysz, że staje się trudny do zrozumienia lub zaczyna zawierać powtarzające się fragmenty.
7. Dokumentuj swój kod
Dobra dokumentacja kodu to klucz do jego zrozumienia przez innych (oraz przez samego siebie po pewnym czasie). Komentarze w kodzie powinny wyjaśniać, co dany fragment kodu robi, a nie jak to robi. Zadbaj o to, aby komentarze były zwięzłe, ale treściwe, i by rzeczywiście pomagały zrozumieć, dlaczego kod został napisany w taki, a nie inny sposób.
Jednakże na pewnym etapie wtajemniczenia w programowaniu komentarze przestają być porządane. Według jednej z zasad opisanej w książce Czysty kod autorstwa Roberta C. Martina, kod nie powinien zawierać komentarzy, ponieważ jeżeli musisz napisać komentarz, który tłumaczy co dany kod robi oznacza to tyle że nie napisałeś tego kodu na tyle przejrzyście aby wynikało to z kontekstu wytworzonego kodu.
8. Pracuj w zespole nad przeglądem kodu (code review)
Przegląd kodu przez innych członków zespołu to jedna z najlepszych metod wykrywania błędów i poprawiania jakości kodu. Regularne code review pozwala na identyfikację problemów, których mogłeś nie zauważyć, oraz na naukę lepszych praktyk od bardziej doświadczonych kolegów.
Jeżeli dopiero się uczysz i nie posiadasz zespołu to nic nie szkodzi. Możesz dołączyć do społeczności samouków lub jakiegoś serwera Discord, który zrzesza programistów i poprosić kogoś o Code review. Jest jeszcze druga opcja. Możesz poprosić o Code Review chat GPT. Planujemy w niedalekiej przyszłości stworzyć narzędzie, które będzie w stanie zrobić dla Ciebie code review i dać wymierne wskazówki dotyczące tego jak dany kod poprawić i dlaczego. Gdy tylko takie narzędzie się pojawi to podlinkujemy je tutaj a niewykluczone że nagramy również filmik instruktażowy jak wykorzystać takie narzędzie w praktyce. Także czekajcie!
9. Ucz się na błędach
Nie bój się popełniać błędów – to naturalna część procesu nauki i rozwoju programistycznego. Ważne jest, aby uczyć się na błędach, które popełniasz, i starać się unikać ich w przyszłości. Analizuj, dlaczego dany błąd się pojawił, i co możesz zrobić, aby go uniknąć w przyszłości. Samo bezmyślne poprawienie błędu nic Ci nie da. Musisz wiedzieć dokładnie dlaczego tak się stało i co może nawet ważniejsze - dlaczego ta poprawka rozwiązuje ten problem. Unikaj workaroundów (czyli obejść problemu, które tylko pozornie rozwiązują dany problem). Poprawiaj swój kod w sposób zgodny ze sztuką.
Debugowanie to nieodzowna część programowania, która wymaga cierpliwości, precyzji i odpowiednich narzędzi. Choć może wydawać się trudne, z czasem staje się coraz bardziej intuicyjne. Pamiętaj, że każdy błąd, który naprawisz, to kolejna lekcja na drodze do mistrzostwa w programowaniu.
Jeśli dopiero zaczynasz swoją przygodę z programowaniem, nie bój się błędów. To one uczą nas najwięcej. A jeśli jesteś już na tej ścieżce, niech debugowanie stanie się dla Ciebie wyzwaniem, które z radością podejmiesz.
