deklaratives debugging (seminar software engineering) tim sender deklaratives debugging seminar...

Deklaratives Debugging (Seminar Software Engineering)

Tim Sender

Deklaratives Debugging

Seminar Software Engineering

2


Tim Sender

Agenda

Grundlagen


Anwendbarkeit

Fazit & Ausblick

3


Tim Sender

Agenda

GrundlagenProgrammfehler

Debugging


Anwendbarkeit

Fazit & Ausblick

4


Tim Sender

Grundlagen

Was genau sind Programmfehler?Verschiedene Bezeichnungen/Definitionen existieren

Abweichung des Ist-Verhaltens vom Soll-Verhalten

Begriffsbeispiel: inkorrekter Programmcode & -verhalten

Was für Programmfehler gibt es?Sehr häufig menschliches Versagen des Programmierers

FehlertypenSyntaktische Fehler

Semantische Fehler

Logische Fehler

Designfehler

Die Folgen von Programmfehlern können verheerend sein, daher Fehlerbehebung wichtig!

Programmfehler

5


Tim Sender

Grundlagen

DeBUGging = Beseitigen von Bugs / Fehlern

Wie können Fehler gefunden werden?Im Rahmen des Testens

Durch Feedback der Kunden/Nutzer

Verschiedene PhasenReproduzieren

Vereinfachen

Fehler ermitteln

Fehler beseitigen

Debugging

6


Tim Sender

Grundlagen

Verschiedene MethodenTrace Debugging

Delta Debugging

Program Slicing

Wissenschaftliches Debugging


Debugging

7


Tim Sender

Agenda

Grundlagen

Deklaratives DebuggingEinführung

Beispielprogramm

Ausführungsbaum

Suchalgorithmen

Problemgebiete

Anwendbarkeit

Fazit & Ausblick

8


Tim Sender

Ablauf des deklarativen Debugging

Ursprung1982 von Shapiro als algorithmisches Debugging für logische Programmierparadigmen entwickelt

Verfahren insb. für deklarative Programmierparadigmen geeignet

Bisherige Methoden unpassend für deklarative SprachenProgrammierstil: Was statt Wie

High-order Functions

Lazy Evaluation

FunktionsweiseErstellen des Ausführungsbaums

Fehlersuche in diesem durch Suchalgorithmus und Befragung eines Orakels

Einführung

9


Tim Sender


(Fehlerhafter) Insertion Sort in Prolog

Beispiel

[Element|List]

10


Tim Sender

Ablauf des deklarativen DebuggingAusführungsbaum

11


Tim Sender

Deklaratives DebuggingSuchalgorithmen

Single Stepping

1 2

3 4

12


Tim Sender


Top Down

4

1

2

3

13


Tim Sender


Divide & Query

1

2

3

14


Tim Sender


Große Problematik: Komplexität und Anzahl der dem Orakel gestellten Fragen

Reduktion durch modifizierte Suchalgorithmen

Kombination mit anderen Methoden bzw. Mechanismen

Lediglich der ein inkorrektes Resultat liefernde Berechnungsschritt wird identifiziert

Problemgebiete

15


Tim Sender

Agenda

Grundlagen


AnwendbarkeitLazy-funktionale Programmierparadigmen

Imperative Programmierparadigmen

Fazit & Ausblick

16


Tim Sender

Anwendbarkeit

Nur schwer von Ausführungsfehlern auf den Defekt schließbar

Lazy Evaluation sorgt für teilweise komplexe Ausdrücke, zu denen das Orakel befragt werden muss

Evaluation Dependency Tree (EDT)Reflektiert eher die Codestruktur anstatt der Ausführungsreihenfolge

Komplexe Ausdrücke werden vereinfacht, wodurch die kognitive Belastung des Orakels reduziert wird

Lazy-funktionale Programmierparadigmen

17


Tim Sender

Anwendbarkeit

Vergleich: Ausführungsbaum für das Beispielprogramm in Haskell:


18


Tim Sender

Anwendbarkeit

Vergleich: EDT für das Beispiel


19


Tim Sender

Anwendbarkeit

Insbesondere in objektorientierten Sprachen müssen vermehrt Daten bzw. Zustände berücksichtigt werden

Seiteneffekte können auftreten und müssen berücksichtigt werden

Bei der Portierung zusätzl. eingebrachte MechanismenDatenbank für bereits beantwortete Fragen

Testdatenintegration

Algorithmus zum Erkennen ähnlicher Aufrufe

Markieren von Funktionen als trusted


20


Tim Sender

Anwendbarkeit

JDD – ein deklarativer Debugger für JavaEclipse-Plugin

ElementeComputation Tree

Node Inspector

BeispielprogrammHeapsort

Testarray: {2,4,1,3}


21


Tim Sender

Anwendbarkeit

Heapsort für {2,4,1,3}


Heap

22


Tim Sender

Anwendbarkeit

Heapsort für {2,4,1,3} - Fortsetzung -


23


Tim Sender

Anwendbarkeit

Heapsort für {2,4,1,3} - Fortsetzung -


24


Tim Sender

Anwendbarkeit

Fehlerhafter Heapsort für {2,4,1,3}


Heap

25


Tim Sender

Anwendbarkeit

Fehlerhafter Heapsort für {2,4,1,3} - Fortsetzung -


26


Tim Sender

Agenda

Grundlagen


Anwendbarkeit

Fazit & Ausblick

27


Tim Sender

Fazit & Ausblick

VorteileInteressantes Verfahren, das vom eigentlichen Code in gewissem Maß abstrahiert

Steigende Popularität & Anwendbarkeit auf andere Programmierparadigmen

Effizientes Debugging der deklarativen Programmiersprachen möglich

NachteileOftmals Kombination mit anderen Methoden nötig

Keine kommerziellen Produkte vorhanden, die meisten vorhandenen entstammen der Wissenschaft

Seiteneffekte müssen berücksichtigt werden (tlw. ineffiziente Lösungen)

Vorgestelltes Tool benötigt Einarbeitung

28


Tim Sender

Fazit & Ausblick

AusblickFragenreduktion und -vereinfachung stehen im Vordergrund der aktuellen Forschung

Praktische Nachfrage sehr gering – Welche Gründe hat dies?

Praktische Eignung noch nicht empirisch erforscht

deklaratives debugging (seminar software engineering) tim sender deklaratives debugging seminar...

Documents