Conozca sus errores: tres tipos de errores de programación
En este blog conoceras los diferentes tipos de errores que pueden aparecer al escribir un programa.
Incluso los programadores más experimentados cometen errores; y conocer cómo depurar una aplicación y encontrar esos errores es una parte importante de la programación. No obstante, antes de obtener información sobre el proceso de depuración, conviene conocer los tipos de errores que deberá buscar y corregir.
Los errores de programación pertenecen a tres categorías: errores de compilación, errores en tiempo de ejecución y errores lógicos. Las técnicas para depurar cada uno de ellos se tratarán en las tres lecciones siguientes.
ERRORES DE COMPILACION
Los errores de compilación, también conocidos como errores del compilador, son errores que impiden que su programa se ejecute. Cuando se presiona F5 para ejecutar un programa, Visual Basic compila el código en un lenguaje binario que entiende el equipo. Si el compilador de Visual Basic se encuentra con código que no entiende, emite un error de compilador.
La mayoría de los errores del compilador se deben a errores cometidos al escribir el código. Por ejemplo, puede escribir mal una palabra clave, omitir alguna puntuación necesaria

Depurar programas
Siempre hay que tener en cuenta que los ordenadores hacen sólo aquello que nosotros les decimos que hagan: si los programas no funcionan es porque no los hemos diseñado bien o porque hemos cometido algún error, y no porque el compilador o el ordenador no funcionen correctamente.
Debemos tener siempre esto en mente, y una vez que se nos ha pasado el mal humor después de analizar y pensar durante mucho tiempo sobre nuestros algoritmos y programas, sin obtener resultados, debemos reflexionar y volver al problema. Como programadores debemos tener la sangre fría y reconocer que se trata de un error nuestro. Es cierto: no siempre es así, a veces algunas funciones de librerías que usamos pueden tener bugs, pero esto suele ser una excepción.
Un modo de buscar errores de programación es convertirnos en un ordenador y ejecutar el programa que hemos escrito nosotros mismos. Esto suele ser lento y laborioso. Además, no nos engañemos, nosotros sí cometemos errores al ejecutar programas, cosa que no suele hacer el ordenador. Este sistema, salvo en el caso de programas sencillos, no suele funcionar.
Otro método es partir de datos conocidos y ejecutar el programa, para llegar a resultados también conocidos, o al menos que se puedan calcular. Frecuentemente se puede deducir dónde está el error en función de los errores obtenidos. Este método tampoco es demasiado útil con programas que manejen muchas variables o parámetros.
Otras veces podemos usar los mensajes de error que nos proporciona el sistema, pero en general (al menos a mi me pasa), esos mensajes no suelen arrojar mucha luz.

Otra opción, que es la que nos ocupa en este artículo, consiste en depurar el programa usando una aplicación creada con este fin. Me estoy refiriendo al "debugger" o depurador, que normalmente se incluye en casi todos los entornos de programación.
Un depurador es una aplicación que permite colocar puntos de parada, inspeccionar variables o ejecutar un programa paso a paso, con el fin de buscar errores.
Durante el periodo de aprendizaje, esta es mi opinión, no se debería abusar de los depuradores. Creo que es mejor, para asentar bien las bases, depurar los programas usando cualquiera de los métodos anteriores, o incluso, mientras se hacen programas sencillos, pocas veces debería ser necesario depurar programas, y se deberían centrar los esfuerzos en un diseño correcto.
Sin embargo, a medida que nuestros programas se van complicando, las situaciones no previstas en nuestro diseño tienen a hacerse más frecuentes. El diseño es algo que hay que entrenar y perfeccionar, y un depurador puede ayudarnos a corregir nuestros errores de diseño. Con el tiempo veremos que cada vez los necesitamos menos, y que dedicamos más tiempo a un buen diseño y menos a poner "parches" a nuestros programas.
El depurador de Dev-C++
Dev-C++ contiene un depurador, no demasiado avanzado, pero sí lo suficiente como para resultar útil.
Los programas no pueden ser depurados siempre, antes deben cumplir determinadas condiciones. La primera es que se pueda obtener un ejecutable. Si no llegamos a eso los errores serán de compilación o de enlazado, y un depurador no tiene sentido hasta que se solucionen todos esos problemas.
La segunda condición es que el fichero ejecutable contenga la información para la depuración. Un ejecutable que no contenga esa información se puede depurar, pero sólo en ensamblador, y no con el depurador que incluye Dev-C++. La información de depuración consiste en el propio fichero fuente, y los lazos que unen cada una de las instrucciones del programa y variables, con las resultantes de compilar el programa, de modo que el depurador pueda saber a qué instrucciones de código máquina corresponden cada instrucción de C/C++. Y también a qué direcciones de memoria corresponde cada variable, asi como su tipo.






Proceso para la obtención de un programa ejecutable
Probablemente este es el lugar más adecuado para explicar cómo se obtiene un fichero ejecutable a partir de un programa C++.
Para empezar necesitamos un poco de vocabulario técnico. Veremos algunos conceptos que se manejan frecuentemente en cualquier curso de programación y sobre todo en manuales de C y C++.
Fichero fuente y programa o código fuente:
Los programas C y C++ se escriben con la ayuda de un editor de textos del mismo modo que cualquier texto corriente. Los ficheros que contiene programas en C o C++ en forma de texto se conocen como ficheros fuente, y el texto del programa que contiene se conoce como programa fuente. Nosotros siempre escribiremos programas fuente y los guardaremos en ficheros fuente.
Ficheros objeto, código objeto y compiladores:
Los programas fuente no pueden ejecutarse. Son ficheros de texto, pensados para que los comprendan los seres humanos, pero incomprensibles para los ordenadores.
Para conseguir un programa ejecutable hay que seguir algunos pasos. El primero es compilar o traducir el programa fuente a su código objeto equivalente. Este es el trabajo que hacen los compiladores de C y C++. Consiste en obtener un fichero equivalente a nuestro programa fuente comprensible para el ordenador, este fichero se conoce como fichero objeto, y su contenido como código objeto.
Los compiladores son programas que leen un fichero de texto que contiene el programa fuente y generan un fichero que contiene el código objeto.
El código objeto no tiene ningún significado para los seres humanos, al menos no directamente. Además es diferente para cada ordenador y para cada sistema operativo. Por lo tanto existen diferentes compiladores para diferentes sistemas operativos y para cada tipo de ordenador.
Librerías:
Junto con los compiladores de C y C++, se incluyen ciertos ficheros llamados librerías. Las librerías contienen el código objeto de muchos programas que permiten hacer cosas comunes, como leer el teclado, escribir en la pantalla, manejar números, realizar funciones matemáticas, etc. Las librerías están clasificadas por el tipo de trabajos que hacen, hay librerías de entrada y salida, matemáticas, de manejo de memoria, de manejo de textos, etc.
Hay un conjunto de librerías muy especiales, que se incluyen con todos los compiladores de C y de C++. Son las librerías ANSI o estándar. Pero también hay librerías no estándar, y dentro de estas las hay públicas y comerciales. En este curso sólo usaremos librerías ANSI.
Ficheros ejecutables y enlazadores:
Cuando obtenemos el fichero objeto, aún no hemos terminado el proceso. El fichero objeto, a pesar de ser comprensible para el ordenador, no puede ser ejecutado. Hay varias razones para eso:
1. Nuestros programas usaran, en general, funciones que estarán incluidas en librerías externas, ya sean ANSI o no. Es necesario combinar nuestro fichero objeto con esas librerías para obtener un ejecutable.
2. Muy a menudo, nuestros programas estarán compuestos por varios ficheros fuente, y de cada uno de ellos se obtendrá un fichero objeto. Es necesario unir todos los ficheros objeto, más las librerías en un único fichero ejecutable.
3. Hay que dar ciertas instrucciones al ordenador para que cargue en memoria el programa y los datos, y para que organice la memoria de modo que se disponga de una pila de tamaño adecuado, etc. La pila es una zona de memoria que se usa para que el programa intercambie datos con otros programas o con otras partes del propio programa. Veremos esto con más detalle durante el curso.
Existe un programa que hace todas estas cosas, se trata del "link", o enlazador. El enlazador toma todos los ficheros objeto que componen nuestro programa, los combina con los ficheros de librería que sea necesario y crea un fichero ejecutable.
Una vez terminada la fase de enlazado, ya podremos ejecutar nuestro programa.
Errores:
Por supuesto, somos humanos, y por lo tanto nos equivocamos. Los errores de programación pueden clasificarse en varios tipos, dependiendo de la fase en que se presenten.
Errores de sintaxis: son errores en el programa fuente. Pueden deberse a palabras reservadas mal escritas, expresiones erróneas o incompletas, variables que no existen, etc. Los errores de sintaxis se detectan en la fase de compilación. El compilador, además de generar el código objeto, nos dará una lista de errores de sintaxis. De hecho nos dará sólo una cosa o la otra, ya que si hay errores no es posible generar un código objeto.
Avisos: además de errores, el compilador puede dar también avisos (warnings). Los avisos son errores, pero no lo suficientemente graves como para impedir la generación del código objeto. No obstante, es importante corregir estos avisos, ya que el compilador tiene que decidir entre varias opciones, y sus decisiones no tienen por qué coincidir con lo que nosotros pretendemos, se basan en las directivas que los creadores del compilador decidieron durante su creación.
Errores de enlazado: el programa enlazador también puede encontrar errores. Normalmente se refieren a funciones que no están definidas en ninguno de los ficheros objetos ni en las librerías. Puede que hayamos olvidado incluir alguna librería, o algún fichero objeto, o puede que hayamos olvidado definir alguna función o variable, o lo hayamos hecho mal.
Errores de ejecución: incluso después de obtener un fichero ejecutable, es posible que se produzcan errores. En el caso de los errores de ejecución normalmente no obtendremos mensajes de error, sino que simplemente el programa terminará bruscamente. Estos errores son más difíciles de detectar y corregir. Existen programas auxiliares para buscar estos errores, son los llamados depuradores (debuggers). Estos programas permiten detener la ejecución de nuestros programas, inspeccionar variables y ejecutar nuestro programa paso a paso. Esto resulta útil para detectar excepciones, errores sutiles, y fallos que se presentan dependiendo de circunstancias distintas.
Errores de diseño: finalmente los errores más difíciles de corregir y prevenir. Si nos hemos equivocado al diseñar nuestro algoritmo, no habrá ningún programa que nos pueda ayudar a corregir los nuestros. Contra estos errores sólo cabe practicar y pensar.



Propósito de C y C++
¿Qué clase de programas y aplicaciones se pueden crear usando C y C++?
La respuesta es muy sencilla: TODOS.
Tanto C como C++ son lenguajes de programación de propósito general. Todo puede programarse con ellos, desde sistemas operativos y compiladores hasta aplicaciones de bases de datos y procesadores de texto, pasando por juegos, aplicaciones a medida, etc.
Oirás y leerás mucho sobre este tema. Sobre todo diciendo que estos lenguajes son complicados y que requieren páginas y páginas de código para hacer cosas que con otros lenguajes se hacen con pocas líneas. Esto es una verdad a medias. Es cierto que un listado completo de un programa en C o C++ para gestión de bases de datos (por poner un ejemplo) puede requerir varios miles de líneas de código, y que su equivalente en Visual Basic sólo requiere unos pocos cientos. Pero detrás de cada línea de estos compiladores de alto nivel hay cientos de líneas de código en C, la mayor parte de estos compiladores están respaldados por enormes librerías escritas en C. Nada te impide a ti, como programador, usar librerías, e incluso crear las tuyas propias.
Una de las propiedades de C y C++ es la reutilización del código en forma de librerías de usuario. Después de un tiempo trabajando, todos los programadores desarrollan sus propias librerías para aquellas cosas que hacen frecuentemente. Y además, raramente piensan en ello, se limitan a usarlas.
Además, los programas escritos en C o C++ tienen otras ventajas sobre el resto. Con la excepción del ensamblador, generan los programas más compactos y rápidos. El código es transportable, es decir, un programa ANSI en C o C++ podrá ejecutarse en cualquier máquina y bajo cualquier sistema operativo. Y si es necesario, proporcionan un acceso a bajo nivel de hardware sólo igualado por el ensamblador.
Otra ventaja importante, C tiene más de 30 años de vida, y C++ casi 20 y no parece que su uso se debilite demasiado. No se trata de un lenguaje de moda, y probablemente a ambos les quede aún mucha vida por delante. Sólo hay que pensar que sistemas operativos como Linux, Unix o incluso Windows se escriben casi por completo en C.
Por último, existen varios compiladores de C y C++ gratuitos, o bajo la norma GNU, así como cientos de librerías de todo propósito y miles de programadores en todo el mundo, muchos de ellos dispuestos a compartir su experiencia y conocimientos.