Débogage pour grands débutants

Article
10/19/2023

Le code que nous écrivons en tant que développeurs de logiciels ne fait pas toujours ce que nous attendions. Il fait parfois quelque chose de totalement différent ! En cas d’imprévu, la tâche suivante consiste à identifier la raison, et bien qu’il soit tentant de rester simplement bouche bée devant notre code pendant des heures, il est plus facile et plus efficace d’utiliser un outil de débogage, ou débogueur.

Malheureusement, un débogueur n’est pas quelque chose qui peut révéler comme par magie tous les problèmes ou « bogues » dans notre code. Déboguer signifie exécuter votre code pas à pas dans un outil de débogage tel que Visual Studio afin de trouver le point exact où vous avez fait une erreur de programmation. Vous comprenez alors les corrections que vous devez effectuer dans votre code, et les outils de débogage vous permettent souvent d’apporter des modifications temporaires afin de pouvoir continuer l’exécution du programme.

L’utilisation efficace d’un débogueur est également une compétence qui nécessite du temps et des efforts, mais il s’agit d’une tâche essentielle que tout développeur de logiciels doit savoir effectuer. Dans cet article, nous allons présenter les principes fondamentaux du débogage et fournir des conseils pour vous aider à démarrer.

Clarifiez le problème en vous posant les bonnes questions

Cela aide d’identifier clairement le problème que vous avez rencontré avant d’essayer de le résoudre. Nous supposons que vous avez déjà rencontré un problème dans votre code, sinon vous ne seriez pas ici à essayer de déterminer comment déboguer ! Par conséquent, avant de commencer le débogage, veillez à bien identifier le problème que vous cherchez à résoudre :

Que devait faire votre code initialement ?
Que s’est-il passé en réalité ?

Si vous rencontrez une erreur (exception) pendant l’exécution de votre application, cela peut être une bonne chose ! Une exception est un événement inattendu rencontré lors de l’exécution de code, généralement une erreur quelconque. Un outil de débogage vous permet d’accéder à l’emplacement exact dans votre code où l’exception s’est produite, et peut vous aider à examiner les solutions possibles.

Si quelque chose d’autre s’est produit, quel est le symptôme du problème ? Avez-vous déjà une idée de l’emplacement où ce problème s’est produit dans votre code ? Par exemple, si votre code affiche du texte, mais que celui-ci est incorrect, vous savez que soit vos données sont incorrectes, soit le code qui définit le texte d’affichage présente un bogue. En parcourant le code pas à pas dans un débogueur, vous pouvez examiner chaque modification apportée à vos variables pour découvrir exactement quand et comment des valeurs incorrectes sont affectées.

Examinez vos hypothèses

Avant d’étudier un bogue ou une erreur, réfléchissez aux hypothèses qui vous ont mené à attendre certains résultats. Des hypothèses cachées ou inconnues peuvent interférer avec l’identification d’un problème même quand vous observez directement la cause du problème dans un débogueur. Il se peut que vous ayez une longue liste d’hypothèses ! Voici quelques questions à se poser pour vous aider à y voir plus clair dans vos hypothèses.

Utilisez-vous la bonne API (autrement dit, l’objet, la fonction, la méthode ou la propriété adéquat) ? Une API que vous utilisez peut ne pas faire ce que vous pensez qu’elle fait. (Une fois que vous avez examiné l’appel d’API dans le débogueur, sa correction peut nécessiter un aller-retour vers la documentation pour aider à identifier l’API correcte.)
Utilisez-vous une API correctement ? Peut-être avez-vous utilisé la bonne API, mais pas de la bonne manière.
Votre code contient-il des fautes de frappe ? Certaines fautes de frappe, comme une simple faute d’orthographe dans le nom d’une variable, peuvent être difficiles à voir, en particulier quand vous travaillez avec des langages qui ne nécessitent pas la déclaration des variables avant leur utilisation.
Avez-vous apporté une modification à votre code, que vous pensez ne pas être liée au problème que vous observez ?
Vous attendiez-vous à ce qu’un objet ou une variable contienne une certaine valeur (ou un certain type de valeur) différente de celle réellement présente ?
Connaissez-vous l’intention du code ? Il est souvent plus difficile de déboguer le code rédigé par quelqu’un d’autre. Si ce n’est pas votre code, vous devrez peut-être consacrer du temps à apprendre ce que fait exactement le code avant de pouvoir le déboguer efficacement.

Conseil

Lors de l’écriture de code, commencez à petite échelle et avec du code qui fonctionne ! (Un bon exemple de code est utile ici.) Parfois, il est plus facile de corriger un ensemble volumineux ou complexe de code en commençant par un petit segment de code qui illustre le but principal que vous voulez atteindre. Ensuite, vous pouvez modifier ou ajouter du code de façon incrémentielle, en effectuant des tests à chaque stade.

Par la remise en question de vos hypothèses, vous pouvez réduire le temps nécessaire pour identifier un problème dans votre code. Vous pourriez également réduire le temps nécessaire pour le corriger.

Parcourez votre code pas à pas en mode débogage pour déterminer où le problème s’est produit.

Quand vous exécutez normalement une application, vous voyez les erreurs et les résultats incorrects uniquement après l’exécution du code. Un programme peut également se terminer de façon inattendue sans vous indiquer pourquoi.

Quand vous exécutez une application dans un débogueur (autrement dit en mode débogage), le débogueur surveille activement tout ce qui se produit durant l’exécution du programme. Cela vous permet également de suspendre l’exécution de l’application à tout moment pour examiner son état, et de parcourir votre code ligne par ligne afin d’observer chaque détail à mesure qu’il se produit.

Dans Visual Studio, vous basculez en mode débogage à l’aide de la touche F5 (ou de la commande de menu Déboguer>Démarrer le débogage ou du bouton Démarrer le débogage Icon showing Start Debugging button. dans la barre d’outils Débogage). Si des exceptions se produisent, l’Assistance sur l’exception de Visual Studio vous amène au point exact où l’exception s’est produite et fournit d’autres informations utiles. Pour plus d’informations sur la prise en charge des exceptions dans le code, consultez Techniques et outils de débogage.

Si aucune exception ne s’est produite, vous avez probablement une bonne idée de l’endroit où rechercher le problème dans votre code. C’est à cette étape là que l’on utilise des points d’arrêt avec le débogueur, pour pouvoir examiner le code plus attentivement. Les points d'arrêt constituent une fonctionnalité élémentaire et essentielle de toute procédure de débogage fiable. Quand vous définissez un point d’arrêt, Visual Studio interrompt l’exécution du code à l’emplacement du point d’arrêt pour vous permettre d’examiner les valeurs des variables, le comportement de la mémoire ou la séquence d’exécution du code.

Dans Visual Studio, vous pouvez rapidement définir un point d’arrêt en cliquant dans la marge de gauche en regard d’une ligne de code, ou en plaçant le curseur sur une ligne et en appuyant sur F9.

Pour illustrer ces concepts, nous allons vous guider à travers un exemple de code qui a déjà plusieurs bogues. Nous utilisons C#, mais les fonctionnalités de débogage s’appliquent à Visual Basic, C++, JavaScript, Python et d’autres langages pris en charge. Un exemple de code pour Visual Basic est également fourni, mais les captures d’écran sont en C#.

Créer un exemple d’application (avec des bogues)

Vous allez maintenant créer une application qui comporte quelques bogues.

Visual Studio et la charge de travail Développement .NET Desktop doivent être installés.

Si vous n’avez pas encore installé Visual Studio, accédez à la page Téléchargements Visual Studio pour l’installer gratuitement.

Si vous devez installer la charge de travail, mais que vous avez déjà installé Visual Studio, sélectionnez Outils>Obtenir les outils et fonctionnalités. Visual Studio Installer est lancé. Choisissez la charge de travail Développement .NET Desktop, puis choisissez Modifier.
Ouvrez Visual Studio.

Dans la fenêtre de démarrage, choisissez Créer un projet. Tapez console dans la zone de recherche, sélectionnez C# ou Visual Basic comme langage, puis choisissez Application console pour .NET. Choisissez Suivant. Tapez un nom de projet comme ConsoleApp_FirstApp, puis sélectionnez Suivant.

Choisissez l’infrastructure cible recommandée ou .NET 8, puis sélectionnez Créer.

Si vous ne voyez pas le modèle de projet Application console pour .NET, accédez à Outils>Obtenir les outils et fonctionnalités, qui ouvre Visual Studio Installer. Choisissez la charge de travail Développement .NET Desktop, puis choisissez Modifier.

Visual Studio crée le projet de console, qui apparaît dans l’Explorateur de solutions dans le volet droit.

Dans Program.cs (ou Program.vb), remplacez l’ensemble du code par défaut par le code suivant. (Sélectionnez d’abord l’onglet du langage approprié, C# ou Visual Basic.)

C#
Visual Basic

using System;
using System.Collections.Generic;

namespace ConsoleApp_FirstApp
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Console.WriteLine("Welcome to Galaxy News!");
            IterateThroughList();
            Console.ReadKey();
        }

        private static void IterateThroughList()
        {
            var theGalaxies = new List<Galaxy>
        {
            new Galaxy() { Name="Tadpole", MegaLightYears=400, GalaxyType=new GType('S')},
            new Galaxy() { Name="Pinwheel", MegaLightYears=25, GalaxyType=new GType('S')},
            new Galaxy() { Name="Cartwheel", MegaLightYears=500, GalaxyType=new GType('L')},
            new Galaxy() { Name="Small Magellanic Cloud", MegaLightYears=.2, GalaxyType=new GType('I')},
            new Galaxy() { Name="Andromeda", MegaLightYears=3, GalaxyType=new GType('S')},
            new Galaxy() { Name="Maffei 1", MegaLightYears=11, GalaxyType=new GType('E')}
        };

            foreach (Galaxy theGalaxy in theGalaxies)
            {
                Console.WriteLine(theGalaxy.Name + "  " + theGalaxy.MegaLightYears + ",  " + theGalaxy.GalaxyType);
            }

            // Expected Output:
            //  Tadpole  400,  Spiral
            //  Pinwheel  25,  Spiral
            //  Cartwheel, 500,  Lenticular
            //  Small Magellanic Cloud .2,  Irregular
            //  Andromeda  3,  Spiral
            //  Maffei 1,  11,  Elliptical
        }
    }

    public class Galaxy
    {
        public string Name { get; set; }

        public double MegaLightYears { get; set; }
        public object GalaxyType { get; set; }

    }

    public class GType
    {
        public GType(char type)
        {
            switch(type)
            {
                case 'S':
                    MyGType = Type.Spiral;
                    break;
                case 'E':
                    MyGType = Type.Elliptical;
                    break;
                case 'l':
                    MyGType = Type.Irregular;
                    break;
                case 'L':
                    MyGType = Type.Lenticular;
                    break;
                default:
                    break;
            }
        }
        public object MyGType { get; set; }
        private enum Type { Spiral, Elliptical, Irregular, Lenticular}
    }
}

Imports System
Imports System.Collections.Generic

Namespace ConsoleApp_FirstApp
    Friend Class Program
        Public Shared Sub Main(ByVal args As String())
            Console.WriteLine("Welcome to Galaxy News!")
            Call IterateThroughList()
            Console.ReadKey()
        End Sub

        Private Shared Sub IterateThroughList()
            Dim theGalaxies = New List(Of Galaxy) From {
                New Galaxy() With {
                    .Name = "Tadpole",
                    .MegaLightYears = 400,
                    .GalaxyType = New GType("S"c)
                },
                New Galaxy() With {
                    .Name = "Pinwheel",
                    .MegaLightYears = 25,
                    .GalaxyType = New GType("S"c)
                },
                New Galaxy() With {
                    .Name = "Cartwheel",
                    .MegaLightYears = 500,
                    .GalaxyType = New GType("L"c)
                },
                New Galaxy() With {
                    .Name = "Small Magellanic Cloud",
                    .MegaLightYears = 0.2,
                    .GalaxyType = New GType("I"c)
                },
                New Galaxy() With {
                    .Name = "Andromeda",
                    .MegaLightYears = 3,
                    .GalaxyType = New GType("S"c)
                },
                New Galaxy() With {
                    .Name = "Maffei 1",
                    .MegaLightYears = 11,
                    .GalaxyType = New GType("E"c)
                }
            }

            For Each theGalaxy As Galaxy In theGalaxies
                Console.WriteLine(theGalaxy.Name & "  " & theGalaxy.MegaLightYears & ",  " & theGalaxy.GalaxyType)
            Next

        End Sub
    End Class

    Public Class Galaxy
        Public Property Name As String
        Public Property MegaLightYears As Double
        Public Property GalaxyType As Object
    End Class

    Public Class GType

        Shared Operator &(ByVal left As String, ByVal right As GType) As String
            Return New String(left & right.ToString())
        End Operator
        Public Sub New(ByVal type As Char)
            Select Case type
                Case "S"c
                    MyGType = GType.Type.Spiral
                Case "E"c
                    MyGType = GType.Type.Elliptical
                Case "l"c
                    MyGType = GType.Type.Irregular
                Case "L"c
                    MyGType = GType.Type.Lenticular
                Case Else
            End Select

        End Sub

        Private _MyGType As String
        Public Property MyGType As Object
            Get
                Return _MyGType
            End Get
            Set(ByVal value As Object)
                _MyGType = value.ToString()
            End Set
        End Property

        Private Enum Type
            Spiral
            Elliptical
            Irregular
            Lenticular
        End Enum
    End Class
End Namespace

Notre intention pour ce code consiste à afficher le nom de la galaxie, sa distance et son type dans une même liste. Pour déboguer, il est important de comprendre l’intention du code. Voici le format d’une ligne de la liste que nous souhaitons afficher dans la sortie :

nom de la galaxie, distance, type de galaxie.

Exécuter l’application

Appuyez sur F5 ou sur le bouton Démarrer le débogage Icon showing Start Debugging button. dans la barre d’outils Débogage, au-dessus de l’éditeur de code.

L’application démarre et aucune exception n’est signalée par le débogueur. Toutefois, la sortie visible dans la fenêtre de console n’est pas celle à laquelle vous vous attendez. Voici la sortie attendue :

Tadpole  400,  Spiral
Pinwheel  25,  Spiral
Cartwheel, 500,  Lenticular
Small Magellanic Cloud .2,  Irregular
Andromeda  3,  Spiral
Maffei 1,  Elliptical

Toutefois, vous voyez cette sortie à la place :

Tadpole  400,  ConsoleApp_FirstApp.GType
Pinwheel  25,  ConsoleApp_FirstApp.GType
Cartwheel, 500,  ConsoleApp_FirstApp.GType
Small Magellanic Cloud .2,  ConsoleApp_FirstApp.GType
Andromeda  3,  ConsoleApp_FirstApp.GType
Maffei 1, 11,  ConsoleApp_FirstApp.GType

D’après la sortie et notre code, nous savons que GType est le nom de la classe qui stocke le type de galaxie. Nous essayons d’afficher le type de galaxie (par exemple, « Spiral »), pas le nom de la classe !

Déboguer l’application

L'application étant toujours en cours d'exécution, insérez un point d'arrêt.

Cliquez avec le bouton droit de la souris à côté de la méthode Console.WriteLine pour afficher le menu contextuel, puis sélectionnez Point d’arrêt>Insérer un point d’arrêt dans le menu déroulant.
- C#
- Visual Basic
```
foreach (Galaxy theGalaxy in theGalaxies)
{
    Console.WriteLine(theGalaxy.Name + "  " + theGalaxy.MegaLightYears + ",  " + theGalaxy.GalaxyType);
}
```
```
For Each theGalaxy As Galaxy In theGalaxies
    Console.WriteLine(theGalaxy.Name & "  " & theGalaxy.MegaLightYears & ",  " & theGalaxy.GalaxyType)
Next
```
Quand vous définissez le point d’arrêt, un point rouge apparaît dans la marge de gauche.

Comme vous constatez un problème dans la sortie, vous commencez le débogage en examinant le code précédent qui définit la sortie dans le débogueur.
Sélectionnez le bouton Redémarrer dans la barre d’outils de débogage (Ctrl + Maj + F5).

L’application s’interrompt au point d’arrêt que vous avez défini. La mise en surbrillance jaune indique où le débogueur est suspendu (la ligne de code jaune n’a pas encore été exécutée).
Placez le curseur sur la variable GalaxyType à droite puis, à gauche de l’icône de clé, développez theGalaxy.GalaxyType. Vous pouvez constater que GalaxyType contient une propriété MyGType, et que la valeur de propriété est définie sur Spiral.

« Spiral » est la valeur correcte que vous attendiez dans la console. Un bon point de départ consiste donc à pouvoir accéder à la valeur dans ce code pendant l’exécution de l’application. Dans ce scénario, nous n’utilisons pas la bonne API. Voyons si vous pouvez corriger cela pendant l’exécution du code dans le débogueur.
Dans le même code, toujours pendant le débogage, placez votre curseur à la fin de theGalaxy.GalaxyType et remplacez-le par theGalaxy.GalaxyType.MyGType. Bien que vous puissiez effectuer la modification, l’éditeur de code signale une erreur indiquant qu’il ne peut pas compiler ce code. (Dans Visual Basic, l’erreur n’est pas affichée et cette section de code fonctionne.)
Appuyez sur F11 (Déboguer>Pas à pas détaillé ou le bouton Pas à pas détaillé dans la barre d’outils de débogage) pour exécuter la ligne de code actuelle.

F11 fait avancer le débogueur (et exécute le code) une seule instruction à la fois. F10 (Pas à pas principal) est une commande similaire, et toutes deux sont utiles pour apprendre à utiliser le débogueur.

La boîte de dialogue Modifier et continuer qui s’affiche indique que les modifications ne peuvent pas être compilées.

Note

Pour déboguer l’exemple de code Visual Basic, ignorez les étapes suivantes jusqu’à ce que vous soyez invité à cliquer sur le bouton Redémarrer
Sélectionnez Modifier dans la boîte de message Modifier et Continuer. Un message d’erreur s’affiche maintenant dans la fenêtre Liste d’erreurs. L’erreur indique que 'object' ne contient pas de définition pour MyGType.

Bien que nous ayons défini chaque galaxie avec un objet de type GType (qui a la propriété MyGType), le débogueur ne reconnaît pas l’objet theGalaxy comme un objet de type GType. Que se passe-t-il ? Vous devez examiner tout code qui définit le type de galaxie. Vous constatez alors que la classe GType a indubitablement une propriété MyGType, mais quelque chose ne va pas. Le message d’erreur concernant object s’avère être l’indice : pour l’interpréteur de langage, le type semble être un objet de type object au lieu d’un objet de type GType.
En examinant votre code associé à la définition du type de galaxie, vous constatez que la propriété GalaxyType de la classe Galaxy est spécifiée comme object au lieu de GType.
```
public object GalaxyType { get; set; }
```
Remplacez le code précédent par ce qui suit :
```
public GType GalaxyType { get; set; }
```
Sélectionnez le bouton Redémarrer dans la barre d’outils de débogage (Ctrl + Maj + F5) pour recompiler le code et redémarrer.

Maintenant, quand le débogueur s’arrête sur Console.WriteLine, vous pouvez pointer sur theGalaxy.GalaxyType.MyGType et vérifier que la valeur est définie correctement.
Supprimez le point d’arrêt en cliquant sur le cercle de point d’arrêt dans la marge de gauche (ou cliquez avec le bouton droit et choisissez Point d’arrêt>Supprimer le point d’arrêt), puis appuyez sur F5 pour continuer.

L’application s’exécute et affiche la sortie. Cela à l’air de fonctionner, mais vous remarquez quelque chose. Vous vous attendiez à ce que la galaxie Small Magellanic Cloud apparaisse comme une galaxie de type Irregular dans la sortie de console, mais aucun type de galaxie n’est affiché.
```
Tadpole  400,  Spiral
Pinwheel  25,  Spiral
Cartwheel, 500,  Lenticular
Small Magellanic Cloud .2,
Andromeda  3,  Spiral
Maffei 1,  Elliptical
```
Définissez un point d’arrêt sur cette ligne de code avant l’instruction switch (avant l’instruction Select en Visual Basic).
- C#
- Visual Basic
```
public GType(char type)
```
```
Public Sub New(ByVal type As Char)
```
Ce code étant celui où le type de galaxie est défini, nous devons l’examiner plus en détail.
Sélectionnez le bouton Redémarrer dans la barre d’outils de débogage (Ctrl + Maj + F5) pour redémarrer.

Le débogueur s’arrête sur la ligne de code où vous avez défini le point d’arrêt.
Pointez sur la variable type. Vous voyez la valeur S (après le code de caractère). Ce qui vous intéresse, c’est une valeur I, puisque vous savez qu’il s’agit du type de galaxie Irregular.
Appuyez sur F5 et pointez à nouveau sur la variable type. Répétez cette étape jusqu’à voir la valeur I dans la variable type.
Appuyez à présent sur F11 (Déboguer>Pas à pas détaillé).
Appuyez sur F11 jusqu’à vous arrêter sur une ligne de code dans l’instruction switch pour une valeur « I » (instruction Select dans Visual Basic). Vous constatez ici un problème évident résultant d’une faute de frappe. Vous vous attendiez à ce que le code accède à l’emplacement où il définit MyGType comme type de galaxie Irregular, mais au lieu de cela le débogueur ignore complètement ce code et s’arrête à la section default de l’instruction switch (instruction Else dans Visual Basic).

En examinant le code, vous voyez une faute de frappe dans l’instruction case 'l'. Elle doit avoir la valeur case 'I'.
Sélectionnez le code pour case 'l' et remplacez-le par case 'I'.
Supprimez votre point d’arrêt, puis sélectionnez le bouton Redémarrer pour redémarrer l’application.

Les bogues sont maintenant corrigés et vous voyez la sortie attendue.

Appuyez sur n’importe quelle touche pour fermer l’application.

Résumé

Quand vous constatez un problème, utilisez le débogueur et les commandes de pas à pas telles que F10 et F11 pour rechercher la région de code où se trouve le problème.

Notes

Si son identification est difficile, définissez un point d’arrêt dans le code qui s’exécute avant le moment où le problème se produit, puis utilisez les commandes de pas à pas jusqu’à ce que le problème se manifeste. Vous pouvez également utiliser des points de trace pour enregistrer des messages dans la fenêtre Sortie. En examinant les messages enregistrés (et en observant ceux qui n’ont pas encore été enregistrés), vous pouvez souvent isoler la région de code présentant un problème. Vous devrez peut-être répéter ce processus plusieurs fois afin de localiser l’emplacement précis du problème.

Une fois identifiée la région de code à problème, utilisez le débogueur pour l’examiner. Pour rechercher la cause d’un problème, inspectez le code défectueux tout en exécutant votre application dans le débogueur :

Inspectez les variables et vérifiez si elles contiennent le type de valeur prévu. Si vous trouvez une valeur incorrecte, recherchez où elle a été définie (vous devrez peut-être pour cela redémarrer le débogueur, examiner la pile des appels, ou les deux).
Vérifiez si votre application exécute le code prévu. (Par exemple, dans l’exemple d’application, nous nous attendions à ce que le code pour l’instruction switch affecte la valeur Irregular comme type de galaxie, mais l’application a ignoré le code à cause de la faute de frappe.)

Conseil

Vous utilisez un débogueur pour vous aider à trouver des bogues. Un outil de débogage peut trouver des bogues à votre place uniquement s’il connaît l’intention de votre code. Un outil ne peut avoir connaissance de l’intention de votre code que si vous, le développeur, exprimez cette intention. Vous devez pour cela écrire des tests unitaires.

Étapes suivantes

Dans cet article, vous avez découvert quelques concepts généraux liés au débogage. Vous pouvez à présent en découvrir plus sur le débogueur.

Présentation du débogueur