Narzędzia programistyczne. Etapy tworzenia programu.

Narzędzia programistyczne

Narzędzia, które wspomagają tworzenie programów, to:

• edytory,
• debuger
• zintegrowane środowiska programistyczne (IDE).

Edytory

Do tworzenia kodu źródłowego programu można wykorzystać dowolny edytor tekstu. Najprostszym edytorem tekstu w systemie Windows jest Notatnik, w systemie Linux Pico, a w systemie Macintosh Text. Podczas tworzenia programu należy kontrolować jego składnię, pilnować konstrukcji językowych. Wyspecjalizowane edytory tekstu mają wbudowane dodatkowe narzędzia, np.: podświetlanie składni, autouzupełnianie słów, podpowiedzi, schematy kolorowania, pomoc kontekstową.
Edytory kodu źródłowego wspomagają pisanie programów. Nie tylko podświetlają składnię i kolorują różne konstrukcje języka, ale formatują tekst, ustalając odpowiednie odstępy i wcięcia, pilnują, aby nawiasy klamrowe otwierający i zamykający znajdowały się w takiej samej odległości od lewego marginesu, wstawiają pustą linię, aby oddzielić jedną konstrukcję językową od następnej, i zapisują pliki w odpowiednim formacie.
Dobrym darmowym edytorem kodów źródłowych jest Notepad++, dostępny w języku polskim i dający możliwość kodowania polskich znaków. Obsługuje on takie języki programowania, jak: C, C++, Java, C#, PHP, JavaScript, VB, ASP i inne. Dzięki zastosowaniu pakietu Wine można go również stosować w systemach operacyjnych typu Linux.

Debuger

Debuger to narzędzie wykorzystywane do analizy programu oraz odnajdowania i usuwania znalezionych w nim błędów. Jeżeli program po skompilowaniu i uruchomieniu nie działa tak, jak powinien, i trudno znaleźć tego przyczynę, można skorzystać z programu narzędziowego, jakim jest debuger. Za pomocą tego narzędzia można zlokalizować instrukcje odpowiedzialne za wadliwe działanie programu. Umożliwia on uruchomienie i śledzenie programu krok po kroku, linia po linii. Jeżeli program jest długi, można zatrzymać jego działanie w określonych miejscach, ustawiając tak zwane pułapki. W miejscu ustawienia pułapki wykonanie programu zostanie zatrzymane, a programista może przeanalizować wykonany fragment kodu. Debugery często udostępniają podgląd zawartości pamięci, wartości zmiennych i wyrażeń. Obecnie debugery są elementami większości środowisk programistycznych.

Zintegrowane środowisko programistyczne (IDE)

Zintegrowane środowisko programistyczne (ang. Integrated Development Environment) jest to program lub zbiór programów służących do tworzenia, modyfikowania i testowania oprogramowania. Umożliwia tworzenie aplikacji w określonych językach programowania. Najczęściej udostępnia narzędzia obejmujące edycję i kompilowanie kodu źródłowego oraz narzędzia do tworzenia interfejsu graficznego. Główną zaletą środowiska IDE jest przyspieszenie i usprawnienie pracy nad tworzonym programem. Przykładami środowisk IDE są: pakiet Microsoft Visual Studio, Eclipse, NetBeans, Zend Studio. Pakiety Eclipse i NetBeans to aplikacje, które powstały dla języka Java, ale z cza¬sem dodano do nich wsparcie dla innych języków programowania, na przykład PHP.

Etapy tworzenia programu

Proces tworzenia programu komputerowego składa się z następujących etapów:

• planowanie,
• tworzenie programu,
• kompilacja,
• konsolidacja,
• testowanie,
• optymalizacja.

Planowanie

Podczas planowania programu komputerowego należy sformułować problem do rozwiązania, określić cele projektu i zadania, które będzie realizował program, oraz odpowiedzieć na pytanie, gdzie będzie on stosowany i na jakiej platformie sprzętowej będzie działał. Jeżeli projekt będzie realizowany w zespole programistów, należy przydzielić zadania poszczególnym członkom zespołu. Sformułowany problem należy zapisać w postaci algorytmu.

Tworzenie programu

Na podstawie opracowanego algorytmu można przystąpić do pisania programu. Zapisywanie programu w postaci poleceń języka programowania wymaga właściwego zorganizowania kodu źródłowego poprzez rozmieszczanie poszczególnych elementów programu zgodnie z zaplanowaną strukturą (np. wcięcia) oraz umieszczanie kolejnych instrukcji w oddzielnych wierszach. Wcięcia ułatwią znalezienie błędnej instrukcji lub zmodyfikowanie fragmentu programu. Gdy kompilator poinformuje o numerze wiersza zawierającego błąd, jego znalezienie będzie łatwiejsze, jeżeli instrukcje zostały zapisane w oddzielnych wierszach.
Tworzony program powinien zostać uzupełniony komentarzami. Pomogą one programiście w czasie pracy nad programem oraz podczas jego modyfikowania i wyszukiwania błędów. Mogą być również wskazówką dla innych członków zespołu pracującego nad projektem.

Kompilacja

W trakcie tworzenia programu w celu przetestowania jego fragmentów należy je skompilować i uruchomić. Kompilacja pozwoli na sprawdzenie poprawności syntaktycznej i semantycznej programu oraz ustali rodzaj i lokalizację błędów.
Błędy kompilacji nie są jedynymi, które mogą wystąpić w programie. Program może zostać skompilowany bez błędów, ale podczas jego wykonywania mogą występować problemy z jego poprawnym działaniem. Są to tak zwane błędy uruchomienia.
W wyniku kompilacji otrzymamy kod wynikowy, który jest samodzielnym programem gotowym do wykonania.

Konsolidacja

W procesie konsolidacji moduły programu, które powstały podczas kompilacji, są łączone w jeden program. Podczas konsolidacji można do programu dołączyć biblioteki lub inne zewnętrzne zasoby.

Testowanie

Testowanie programu to działanie zapewniające jakość oprogramowania. Testowanie programu powinno być prowadzone na różnych etapach pracy, ale powinno rozpocząć się jak najwcześniej. Testowanie na etapie wytwarzania oprogramowania pozwala usunąć błędy składni i znaczenia oraz błędy związane ze strukturą programu. Testowanie w trakcie użytkowania programu sprawdza jego funkcjonalność i poprawność. Jest stosowane w celu weryfikacji oraz walidacji oprogramowania. Weryfikacja powinna sprawdzać, czy wytwarzane oprogramowanie jest zgodne ze specyfikacją. Walidacja sprawdza, czy oprogramowanie jest zgodne z oczekiwaniami użytkownika. Testowanie może dotyczyć sprawdzenia jakości oprogramowania (funkcjonalność, wydajność) oraz zgodności z wymogami formalnymi i bezpieczeństwem.


Przyjmuje się, że w programie wystąpił błąd, gdy:

• oprogramowanie nie wykonuje zadania, które było wymienione w specyfikacji,
• oprogramowanie wykonuje zadanie, którego nie było w specyfikacji,
• oprogramowanie wykonuje zadanie, którego według specyfikacji nie powinno wykonywać,
• oprogramowanie wykonuje zadanie, które było w specyfikacji, ale jego wynik jest niepoprawny.

Optymalizacja kodu wynikowego

Optymalizacja programu to działanie, którego celem jest poprawienie wydajności programu. Powinna prowadzić do przekształcenia kodu źródłowego do postaci, w której będzie on szybciej działał. Optymalizacja poprawia wydajność kodu, ale może utrudnić jego debugowanie, ponieważ utracona zostaje pełna odpowiedniość pomiędzy kodem źródłowym a wykonywanym. Optymalizacja w celu zwiększenia szybkości wykonywania kodu przez procesor może być prowadzona na różnych etapach pracy z programem.

Dokumentacja programu

Na dokumentację programu składają się dokumentacja techniczna oraz dokumentacja użytkownika. Jest ona tworzona dla określonego programu komputerowego przez twórców tego programu.
Dokumentacja użytkownika to opis programu przeznaczony dla jego użytkownika. Składają się na nią np. pliki pomocy, ogólne informacje o programie i jego sposobie obsługi.
Dokumentacja techniczna jest przeznaczona dla osób, które będą modyfikowały program. Zawiera dokładny opis: metod działania programu, zastosowanych algorytmów, rozmieszczenia i sposobu działania poszczególnych komponentów Może zawierać fragmenty kodów źródłowych, wykresy, graficzne reprezentacje algorytmów, zrzuty interfejsu użytkownika, diagramy przepływu, opisy UML czy XML Ze względu na swoją naturę jest ona przeznaczona dla programistów