باگ نرم‌افزاری (Software Bug) یک نقص، خرابی، ارور یا مشکل در نرم‌افزار یا کل سیستم است که باعث ایجاد نتایج غیر منتظره یا نادرست می‌شود. فرض کنید در یک بعد از ظهر کسل کننده به کامپیوتر خود پناه برده‌اید و به یکی از بهترین و هیجان انگیزترین بازی‌های کامپیوتری مشغول هستید؛ با شدت و استرس روی کلیدهای کیبورد می‌کوبید و حرکات حریف را زیر نظر می‌گیرید تا بهترین پاسخ ممکن را نشان دهید. ناگهان متوجه نقطه ضعفی در حریف خود می‌شوید و آماده‌اید که در آخرین حرکت تیم دشمن را به خاک و خون بکشید که ناگهان، دینگ! سیستم ارور می‌دهد، آن هم در بدترین لحظه‌ی ممکن!
در این لحظه می‌توانید میز و کیبورد و مانیتور را با هم از پنجره به بیرون پرت کنید! مشکلی نیست، کاملا شما را درک می‌کنیم! به هر حال اتفاقی که برایتان افتاده یکی از اعصاب خردکن‌ترین چیزهایی است که نه فقط گیمرها بلکه تمام کاربران کامپیوتر آن را تجربه کرده و با آن گاهی دست به یقه می‌شوند: باگ نرم‌افزاری. در این مقاله قصد داریم تا با تعریف دقیق باگ و انواع آن آشنا شده و راهکارهایی برای مقابله با آن پیدا کنیم، پس تا انتهای این مطلب، همراه ما باشید!
باگ چیست و اهمیتی دارد؟
یک باگ نرم‌افزاری یک ارور در برنامه‌نویسی یا یک نرم‌افزار است. خطاها باعث مشکلات مختلفی از مشکلات عملیاتی گرفته تا ایرادات پایداری سیستم می‌شوند و به طور معمول از خطاهای انسانی در زمان برنامه‌نویسی نرم‌افزار ناشی می‌شوند. اصطلاح باگ بیشتر برای خطاهای برنامه‌نویسی به کار می‌رود اما صرف نظر از کاربرد اصلی آن، به هر خطای نرم‌افزاری که در کد مرجع، المان‌ها یا سیستم عامل یک برنامه اتفاق می‌افتد باگ گفته می‌شود. مشکلات و خطراتی که این خطاها می‌توانند ایجاد کنند در دسته بندی‌های مختلف جای می‌گیرند.
برای مثال، یکی از نمونه‌هایی که به تازگی مشاهده شده، خطا در سیستم عامل گوشی‌های آیفون است که به کاربران امکان تایپ کردن حرف «i» را نمی‌داد. چنین مشکلی زیاد مخاطره آمیز نیست، اما برخی از این دردسرها می‌توانند مشکلات جدی ایجاد کنند؛ مانند خطای موجود در سیستم موشکی پاترویت که در سال ۱۹۹۱ رخ داد و به نقص در سیستم موشک و مرگ ۲۸ نفر منجر شد! بله، برخی از خطاها می‌توانند تا این حد دردسرآفرین باشند!
باگ نرم‌افزاری چطور رخ می‌دهد؟
یک باگ معمولا چیزی بیش از نتیجه‌ی کدنویسی اشتباه نیست. اگر در کدنویسی یک برنامه یا نرم‌افزار، کد اشتباه یا بدون دقتی وجود داشته باشد، می‌تواند به بروز مشکلاتی از خروجی نامرتبط گرفته تا خراب شدن کل نرم‌افزار منجر شود. چنین خطاهایی می‌توانند نتیجه‌ی یک اشتباه یا خطا باشند یا این‌که از یک ایراد و نقص در سیستم سرچشمه بگیرند. باگ‌های نرم‌افزاری باید در مرحله‌ی تست کردن برنامه از فرایند توسعه نرم‌افزار شناسایی و رفع شوند.
اما گاهی پیش می‌آید که یک اشتباه بدون این‌که شناسایی یا رفع شود هم‌چنان در ساختار برنامه باقی بماند. یک خطای نرم‌فزاری می‌تواند باعث شود که یک برنامه به طور کامل قفل شده یا خراب شود، در حالی که برخی دیگر می‌توانند تنها باعث بسته شدن نرم‌افزار شوند و آسیبی به سیستم وارد نکنند. برای مثال، اگر قرار باشد برنامه دو عدد را با یک‌دیگر جمع کند، ممکن است اشتباه کرده و آن‌ها را از هم کم کند یا این‌که به کار کردن ادامه دهد اما نتیجه‌ی غلط را ارائه دهد.
اولین باگ تاریخ!
قبل از پرداختن به انواع باگ و راه حل‌های موجود برای خلاصی از دست آن‌ها، بیایید ابتدا کمی به گذشته برگردیم و ببینیم که اصلا سروکله‌ی چنین پدیده‌ای از کجا پیدا شده است! شاید برایتان جالب باشد که بدانید اولین باگ را کسی کشف کرد که بسیاری از دیگر پیشرفت‌های تکنولوژی را هم مدیون او هستیم: توماس ادیسون! اما خب اولین باگ، اصلا خطای نرم‌افزاری نبود، چون در زمان کشف آن یعنی سال ۱۸۷۸، هنوز هیچ کامپیوتری اختراع نشده بود!
احتمالا می‌دانید که کلمه‌ی باگ (Bug) در زبان انگلیسی به معنی حشره است. اما تا به حال با خود فکر کرده‌اید که دلیل نام گذاری چیست؟ حالا که کنجکاوی‌تان به خوبی برانگیخته شده، وقت آن است که با اولین و واقعی‌ترین باگ جهان آشنا شوید؛ حشره‌ای که داخل یکی از تلگراف‌های ادیسون گیر کرده و سیستم آن را از کار انداخته بود! در تصویر زیر می‌توانید این حشره‌ی مشهور و تاثیرگذار را ببینید!
پیدا شدن حشرات در سیستم‌های مکانیکی در آن زمان امر شایعی بود و همین پدیده باعث شد تا از آن پس ادیسون مشکلات موجود در پروژه‌های خود را یک باگ بنامد. با گسترش علم الکترونیک و اختراع ترانزیستور‌ها، پای کامپیوترها به دنیای امروزی باز شد و این اصطلاح به مشکلات نرم‌افزاری هم سرایت کرد. در نتیجه یک حشره‌ی کوچک و فضول باعث به وجود آمدن یک اصطلاح تخصصی در یکی از گسترده‌ترین شاخه‌های تکنولوژی یعنی مهندسی کامپیوتر شد!
انواع خطاهای نرم‌افزاری
انواع مختلفی از خطاهای نرم‌افزاری وجود دارند که شما در جایگاه یک برنامه‌نویس با آن‌ها مواجهه می‌شوید. اما این ده مورد که در ادامه به آن‌ها اشاره می‌کنیم رایج‌ترین خطاها هستند:
نقص در کارآمدی
نوع دیگری از باگ‌های نرم‌افزاری، ایرادات مربوط به سرعت، پایداری، زمان پاسخ‌دهی و مصرف منابع در برنامه هستند. این نوع خطا در مرحله‌ی سنجیدن کارایی برنامه که یکی از مرحلههای توسعه نرم‌افزار است شناسایی می‌شود. چنین مشکلی که اتفاقا خیلی هم متداول است، باعث می‌شود تا برنامه با سرعت پایین‌تری نسبت به زمان مورد نظر کار کند یا زمان پاسخ‌دهی آن طولانی‌تر از حد قابل قبول بر اساس خصوصیات تعریف شده پروژه باشد.
خطای عملکردی
وقتی پای عملکرد صحیح در میان باشد، انتظار داریم که تمام برنامه‌ها بدون هیچ خطایی کار کنند، اما خب همیشه کار به این خوبی پیش نمی‌رود. وقتی برنامه آن‌طور که از آن انتظار داریم عمل نکند، به خطای عملکردی برخورده‌ایم. خطای عملکردی دسته گسترده‌ای از خطاها است که می‌تواند از مشکلات ساده عملکردی مانند کلیدهای ساده که کار نمی‌کنند شروع شود و تا عدم امکان استفاده از قابلیت اصلی نرم‌افزار ادامه یابد.
یک خطای عملکردی معمولا در مرحله‌ی تست عملکرد برنامه پیدا می‌شود. پس از تست عملکرد، ممکن است کسی که برنامه را مورد سنجش و بررسی قرار می‌دهد پس از رفع خطای عملکردی به تعداد بیشتری خطا مشخص برخورد کند و سپس هر کدام آن‌ها را در دسته بندی مشخصی از باگ نرم‌افزاری قرار داده و بر اساس نوع خطا به رفع کردن آن ها بپردازد.
نقص در قابلیت‌های برنامه
نقص در قابلیت‌ها نوعی خطا است که امکان استفاده حداکثری از قابلیت‌های برنامه را از کاربر می‌گیرد. این خطا استفاده از قسمتی از برنامه را دشوار یا غیرممکن می‌سازد. مثال‌هایی از مشکل مربوط به نقص در قابلیت‌های برنامه را می‌توان در چیدمان پیچیده‌ی محتوا یا مراحل ثبت نام پیچیده در یک برنامه مشاهده کرد. برای پیدا کردن این قبیل خطا در برنامه، مهندسان نرم‌افزار و طراحان تجربه کاربر در مرحله آزمایش قابلیت‌های برنامه، باید نرم‌افزار خود را در مقابل دسترسی به محتوای وب و سایر قابلیت‌های مورد انتظار امتحان کرده و ایرادات آن را رفع کنند.
نقص در سازگاری
خطای مربوط به سازگاری برنامه زمانی رخ می‌دهد که یک اپلیکیشن نتواند روی نسخه‌های مختلفی از سیستم‌های عامل، سخت افزار و مرورگر یا هنگام اجرا با نرم‌افزار خاصی تحت شرایط مشخص نتواند به درستی و به طور مداوم فعالیت کند. این مدل خطا الزاما در مرحلههای مختلف آزمایش برنامه مشخص نمی‌شوند، در نتیجه گاهی توسط کاربران نهایی شناسایی و گزارش می‌شوند.
به همین خاطر برای پیدا کردن این قبیل خطا، آزمون‌های سازگاری در سخت افزارها و شرایط مختلف انجام می‌گیرند. مثالی از این باگ زمانی است که برنامه در اجرای سایز فونت، رنگ یا چیدمان برنامه با مشکل مواجه می‌شود. ممکن است فونت نوشته‌ها با سایز یا چیدمان غلط نمایش داده شود، در حالی که در یک مرورگر یا سخت افزار دیگر چنین مشکلی وجود ندارد.
نقص در ایمنی
باگ‌های مربوط به ایمنی احتمالا یکی از جدی‌ترین باگ‌ها هستند که یک مهندس نرم‌افزار یا توسعه دهنده می‌تواند با آن‌ها مواجه شود. باگ مربوط به نقص ایمنی می‌توانند با سایر باگ‌ها به شکل واضحی متفاوت باشند، به این خاطر که پروژه‌ی شما را ناامن می‌سازند. یک باگ ایمنی نرم‌افزار شما، شرکت شما و مشتریان شما را در مقابل حمله‌ی جدی آسیب پذیر می‌کند. این حمله‌ها می‌توانند ضررهای مالی سنگینی به خصوص برای کسب‌وکارهای کوچک‌تر ایجاد کنند.
به دلیل نقص در داده‌ها، شرکت‌هایی با کمتر از ۵۰۰ کارمند ضرری در حدود ۲۰۵ میلیون دلار را متحمل شدند که این مبلغ برای کسب‌وکارهای کوچک و متوسط به شدت مخرب است. پروژه امنیت برنامه وب باز (OWASP) لیستی از ده ریسک ایمنی را منتشر کرده اما بسیاری از باگ‌های متداول شامل باگ رمزگذاری، حساسیت به ورودی‌های SQL، آسیب پذیری‌های مربوط به XSS، سرریز بافر، خطاهای منطقی و احراز هویت ناامن هستند.
خطاهای نگارشی در برنامه‌نویسی
این نوع از باگ سخت افزاری در کد مرجع یک برنامه رخ می‌دهد. خطاهای نگارشی یا سینتکس ارورها یکی از انواع متداول باگ در برنامه‌نویسی هستند و برنامه‌ی شما را از درست کار کردن باز می‌دارند. این قبیل مشکلات زمانی رخ می‌دهد که در کد مرجع یک کارکتر را جا انداخته باشید یا اشتباه نوشته باشید. یک دستور باش غلط نگارشی یا جا انداختن یک پرانتز و مشابه آن‌ها، مثال‌هایی از باگ نگارشی هستند که روی برنامه‌ی شما تاثیر منفی می‌گذارند. به طور معمول، تیم توسعه دهنده در مرحله‌ی کامپایل کردن برنامه این باگ را متوجه می‌شود و به آسانی آن را رفع می‌کند.
خطاهای منطقی در برنامه‌نویسی
خطاهای منطقی یکی دیگر از باگ‌ها در کد نویسی هستند که منجر به خروجی غلط، آسیب دیدن یا حتی بسته شدن برنامه می‌شوند. باگ منطقی نوعی اختلال در جریان برنامه است که گاهی در شکل حلقه‌ی بی‌نهایت رخ می‌دهد. حلقه‌ی بی‌نهایت معمولا به خاطر کدنویسی نامناسب یا اشتباه رخ می‌دهد و باعث می‌شود که برنامه یک جریان از واکنش‌های بدون پایان را مدام تکرار کرده و نتایج غلط بی‌شماری را ارائه کند، این حلقه تنها با یک مداخله‌ی خارجی مانند بستن برنامه یا قطع کردن منبع برق پایان می‌یابد.
باگ‌های تک مرحله‌ای
یکی دیگر از انواع متداول خطا، باگ‌های نرم‌افزاری تک مرحله‌ای هستند. زمانی که کد برنامه نوشته می‌شود، معمولا تیم‌های اجایل و سایر توسعه دهندگان نرم‌افزار آزمون تک مرحله‌ای را روی کد اجرا می‌کنند، به این صورت که بخش‌های کوچک‌تر برنامه را به عنوان یک برنامه‌ی مجزا اجرا می‌کنند تا از عملکرد صحیح و مورد انتظار آن اطمینان پیدا کنند. در این آزمون تک مرحله‌ای باگ‌هایی مانند اشکالات محاسباتی و خطاهای ساده منطقی شناسایی می‌شوند. به این خاطر که در این مرحله با تنها بخش کوچکی از کد مرجع سروکار دارید،پیدا کردن باگ و رفع آن‌ها نسبت به سایر آزمون‌ها کار آسان‌تری خواهد بود.
خطاهای مهم سیستمی
این مدل خطا زمانی رخ می‌دهد که در تعامل بین دو زیرسیستم مختلف خطایی رخ دهد. به طور کلی شناسایی و رفع این نوع از باگ نرم‌افزاری از دیگر باگ‌ها سخت‌تر است، به این خاطر که در این مرحله نرم‌افزارهای سیستمی متعددی در کار دخالت دارند که به طور معمول توسط توسعه دهندگان مختلف نوشته شده‌اند. نمونه‌هایی از این باگ شامل مبادله بایت، تجزیه پیام و کمبود حافظه هستند.
عدم تطابق نوع داده
عدم تطابق نوع داده‌ها یکی دیگر از انواع متداول خطا است. این باگ زمانی رخ می‌دهد که به یک متغیر خاص، نوع اشتباهی از داده اختصاص داده شود. نمونه‌هایی از آن به زمانی مربوط می‌شود که در بخشی از برنامه که تنها کاراکترهای نوشتاری مانند اسم را می‌پذیرد، کاراکترهای عددی قرار دهیم. این نوع باگ را می‌توان به سادگی شناسایی و اصلاح کرد.
آیا باگ‌ها همیشه مضر هستند؟
قبل از هر چیز، تاکید می‌کنیم که با ارائه این بخش قصد نداریم از شما بخواهیم که این باگ‌ها را بپذیرید یا نادیده بگیرید. اما واقعیت انکار ناپذیر این است که اگر برنامه‌نویس هستید، برخورد با باگ در برنامه‌نویسی اجتناب ناپذیر است. هر خطا در برنامه می‌تواند به شما به عنوان یک توسعه دهنده نرم‌افزار قابلیت‌های مثبتی اضافه کند. هر اشتباهی که در برنامه‌نویسی رخ می‌دهد فرصتی برای یادگیری و پیشرفت در توانایی شما به عنوان برنامه‌نویس است.
چگونه باید باگ را شناسایی و اصلاح کرد؟
قبل از ارائه هر راهکاری، ابتدا باید بدانید که هیچ نرم‌افزاری وجود ندارد که بدون باگ باشد. هم‌چنین باید بدانید که برخلاف آن‌چه به نظر می‌رسد، توسعه و طراحی یک نرم‌افزار حتی بسیار ساده، اصلا کار آسانی نیست. فرقی نمی‌کند که یک برنامه‌نویس چقدر اهل فن و کارکشته باشد، باز هم امکان پیدا شدن باگ در کد او وجود دارد. حتی یک اشتباه تایپی خیلی کوچک و به ظاهر بی‌اهمیت هم می‌تواند یک نرم‌افزار را غیر قابل اعتماد یا بدتر از آن، غیر قابل استفاده کند.
خطاهای حین اجرای برنامه تنها یک نوع از بدترین تاثیراتی هستند که یک باگ حل نشده می‌تواند به آن منجر شود. در نتیجه، انجام تست‌های گوناگون برای رفع باگ‌ها پیش از تحویل دادن برنامه به کاربر نهایی کاری بسیار ضروری است.در فرایند توسعه نرم‌افزار، ۶ مرحله وجود دارد و مرحله تست برنامه یکی از حیاتی‌ترین مرحله‌ها است. تست برنامه باید پس از طراحی انجام شود، اما می‌توان این مرحله‌ها در طول کل فرایند توسعه نرم‌افزار انجام داد یا این‌که تا پایان کار صبر کرد.
برای اطمینان از عملکرد صحیح برنامه و کارایی تمام قابلیت‌های موجود در نرم‌افزار، برنامه باید یک آزمون قدرتمند و دشوار را از سر بگذراند. در طول مرحله‌ی تست برنامه، هر باگ و خطای موجود شناسایی شده و رفع می‌شود. با این وجود، گاهی پیش می‌آید که برخی ازخطاهای موجود در سیستم بدون شناسایی شدن باقی بمانند. این مشکل به دلایل فراوانی رخ می‌دهد؛ برای مثال ممکن است کاربر نهایی از نرم‌افزار به روشی استفاده کند که توسعه دهنده پیش‌بینی نمی‌کرده، در نتیجه نرم‌افزار خراب شود یا نتایج اشتباه تولید کند.
اگر یک باگ نرم‌افزاری توسط کاربر نهایی یا استفاده عمومی شناسایی شود، می‌توان نسخه سالمی از برنامه را در مرحله‌ی نگهداری از چرخه عمر برنامه تولید و منتشر کرد. توسعه دهندگان نرم‌افزار به طور معمول به طیف گسترده‌ای از راه حل‌ها دسترسی دارند که می‌تواند به آن‌ها در شناسایی باگ موجود در برنامه‌ها کمک کند. برای مثال، راه حل‌های برنامه‌نویسی تدافعی در شناسایی خطاهای نوشتاری کمک می‌کند، در حالی که متدولوژی‌های تست واحد به توسعه دهندگان اجازه می‌دهد تا عملکرد هر بخش از نرم‌افزار را برای شناسایی ایرادات و باگ احتمالی تست کنند.
یک باگ نرم‌افزاری می‌تواند منجر به یک اعصاب خوردی کوچک یا دردسر بزرگ شود. در هر صورت، وظیفه‌ی تشخیص، رفع و درست کردن تمام ایرادها و باگ یک برنامه برای اطمینان یافتن از عملکرد درست و خروجی دقیق آن، بر عهده‌ی توسعه دهنده‌ی نرم‌افزار است. در این مقاله با تاریخچه و انواع باگ نرم‌افزاری آشنا شدیم. زندگی هر برنامه‌نویس با این خطاها پر شده و راه فراری برای این مشکل وجود ندارد! پس اگر به برنامه‌نویسی علاقه‌مند هستید، باید بدانید که دست و پنجه نرم کردن با مشکلات بخشی حذف نشدنی از جایگاه شغلی یک برنامه‌نویس است، هرچند نیازی به نگرانی نیست.
امروزه گروه‌های تعاملی زیادی بین برنامه‌نویسان در سراسر جهان وجود دارد که به همکاری و تعامل بین آن ها کمک می‌کند و افراد می‌توانند تجربه‌های خود از رویارویی با انواع مشکلات را با یک‌دیگر در میان بگذارند. شما چطور؟ آیا تا به حال با باگ‌ها برخوردی داشته‌اید؟ شما می‌توانید نظرات، سوالات و تجربه‌های خود را از قسمت نظرات که در پایین قرار دارد با ما و دیگران در میان بگذارید.