Softwarová chyba

Programátorská chyba je druh softwarové chyby, kterou udělal programátor při vytváření počítačového programu. Programátorskou chybu, která v software způsobí bezpečnostní problém, označujeme jako zranitelnost. Program využívající zranitelnost je exploit.

Programátorskou chybu často i v češtině označujeme anglickým výrazem bug a proces jejího hledání a odstraňování (ladění softwaru) výrazem debugování/debugging.

Chyba může být syntaktická, sémantická a vznik neočekávané události.

Existují dva základní typy programátorských chyb: opomenutí kontroly, logická chyba, překlep a použití nebezpečných funkcí.

Stránka z logovacího záznamu pro počítač Mark II, obsahující mrtvého mola, který byl odstraněn ze zařízení.

Anglické slovo bug znamená doslova moucha, štěnice nebo obecně brouk. V angličtině se ve významu chyba (například konstruktérská) používá už velmi dlouho – použil ho například Thomas Edison roku 1878, když mluvil o svých vynálezech. S počítači pak pronikl do mnoha dalších jazyků.

Traduje se, že původem tohoto významu je problém způsobený skutečným hmyzem. Známá je třeba historka o molu zachyceném na relé počítače Mark II dne 9. září 1947. Mol byl pečlivě vyproštěn a nalepen do záznamu s poznámkou „první skutečný případ nalezeného bugu“.[1] Je ovšem zřejmé nejen to, že se nejedná o první výskyt termínu, ale také to, že operátoři o konstruktérském použití věděli.

Těchto chyb je několik druhů a mohou mít na následek dominový efekt s různými následky pro uživatele. Některé chyby mají na funkčnost minimální vliv a jsou proto neobjeveny. Vážnější chyby mohou vést k zamrznutí programu a následné ztratě dat. Ty nejvážnější chyby lze využít k neoprávněnému přístupu k datům. V roce 1996 v Evropské kosmické agentuře byla zničena nosná raketa Ariane 5, která nesla družice Cluster za 500 milionů amerických dolarů, minutu po startu, kvůli chybě v programu řídícího počítače velení.[2] Ze studie, zadané v Americe, vyšel závěr, že softwarové chyby připravily americkou ekonomiku o cca 59 miliard USD, nebo o 0,6 % HDP.[3]

Chyby v programech jsou důsledkem lidského faktoru. Vznikají přehlédnutím, nebo vzájemným nepochopením ve vývojovém týmu během specifikace kódování a dokumentace.

Například: Při vytváření relativně jednoduchého programu na řazení slov podle abecedy, co stane, když se ve slově nachází '-', mohlo by se stát, že při kódování do programovacího jazyka by mohla být vytvořena off-by-one chyba. Jiný příklad, při kódování výpisu do seznamu by mohlo dojít k záměně '<' a '>' a následně by došlo k vypsání v opačném abecedním pořadí.

Složitější chyby mohou vzniknout v případě, že na jednom programu pracuje více lidí a v horším případě tomu tak je ještě během delšího období, to pak mohou mezi částmi programů vznikat nežádoucí interakce, které je složité nalézt, za účelem předejít této situaci vznikají podrobné dokumentace jednotlivých částí i celků.

Další kategorie chyb se vztahuje k vláknům, když je proces zpracovávaný ve více než jednom vlákně, a ta nejsou správně synchronizována.

Najít a opravit chybu, neboli "debugování", byla vždy důležitá část programování. Se zvyšující se složitostí programů stoupá počet chyb a také obtížnost je zachytit a opravit. Často se stává, že programátoři stráví více času hledáním a opravováním chyb, než psaním nového kódu. Softwaroví testeři jsou profesionálové, jejichž jediným úkolem je najít a opravit chyby, nebo napsat kód pro testování. U některých projektů je více prostředků vynaloženo na testování než na vývoj.

Obvykle nejtěžší část ladění je najít chybu v kódu. Jakmile je odhalena, její oprava nebývá obvykle problém. Jednou z pomůcek při debugování je tzv. krokování programu, při tomto procesu je program procházen po jednotlivých příkazech při neustálém sledování proměnných. Bez této možnosti se používá jiný postup, v různých částech programu jsou proměnné vypisovány např. do konzole, což napomáhá k lokalizaci chyb.

Nicméně i těmito pomůckami je někdy lokalizace chyb umění, z pravidla se stává, že chyby v jedné části programu způsobí pád v úplně jiné části.

Některé chyby jsou způsobeny špatným myšlením nebo plánováním ze strany programátora. Takovéto chyby vyžadují přepsání části kódu.

Od roku 1990 a zejména v návaznosti na incident s Ariane 5 je kladeno značné úsilí na vývoj pomůcek pro automatické ladění kódů, např. metody statické analýzy kódu.

Posledním typem chyb jsou chyby, které nemají s kódem nic společného. Pokud se programátor spoléhá na dokumentaci k hardwaru a ta není přesná, může byt program napsaný dobře s ohledem na dokumentaci ale už ne s ohledem na skutečný hardware.