باگ(bug) چیست؟

در فناوری کامپیوتر، باگ به خطای کدنویسی در یک برنامه کامپیوتری گفته می‌شود. (برنامه شامل میکروکدی نیز می‌شود که درون یک ریزپردازنده تولید شده است.) فرآیند یافتن باگ‌ها پیش از اینکه کاربران آن‌ها را پیدا کنند به دیباگ کردن یا اشکال‌زدایی معروف است. دیباگ کردن پس از نوشتن کد آغاز شده و به مراحل مختلفی ادامه می‌یابد تا زمانی که کد با واحدهای دیگر برنامه‌نویسی ترکیب شود و یک محصول نرم‌افزاری، مانند سیستم‌عامل یا یک اپلیکیشن، تشکیل دهد.

 باگ ها اغلب پس از انتشار یک محصول یا در طول آزمایش‌های عمومی بتا کشف می‌شوند. در این شرایط، کاربران باید یا راهی پیدا کنند که از بخش دارای باگ استفاده نکنند، یا از توسعه‌دهندگان نرم‌افزار یک پچ (اصلاحیه) دریافت کنند.

 باگ تنها یکی از مشکلاتی است که یک برنامه می‌تواند داشته باشد. برنامه‌ها ممکن است بدون وجود باگ اجرا شوند اما همچنان استفاده از آن‌ها دشوار باشد یا در دستیابی به اهداف اصلی خود شکست بخورند. چنین اشکالاتی آزمایش کردنشان دشوارتر است. یک برنامه خوب که با فرآیندهای کنترل‌شده به‌درستی طراحی و توسعه داده شده باشد، به ازای هر هزار خط کد، باگ‌های کمتری خواهد داشت. به همین دلیل، گنجاندن ارزیابی قابلیت استفاده در فرآیند تست اهمیت زیادی دارد.

انواع باگ‌های نرم‌افزاری 

باگ‌های مختلفی می‌توانند باعث اختلال در عملکرد کامپیوتر شوند. در ادامه برخی از رایج‌ترین انواع بگ‌های کامپیوتری آورده شده است:

  باگ محاسباتی: این نوع باگ که گاهی به عنوان خطای محاسبه‌ای شناخته می‌شود، خطاهای ریاضی در کد هستند که باعث می‌شوند برنامه به درستی عمل نکند.

باگ رابط کاربری: باگ رابط کاربری زمانی رخ می‌دهد که سیستم‌های ناسازگار به کامپیوتر متصل شوند. این مشکل می‌تواند از یک سخت‌افزار یا نرم‌افزار ناشی شود. یک رابط برنامه‌نویسی اپلیکیشن (API) می‌تواند نمونه‌ای از باگ‌های مربوط به رابط باشد.

باگ منطقی: این خطاها زمانی رخ می‌دهند که منطق کدنویسی باعث می‌شود برنامه اطلاعات اشتباهی ارائه دهد یا گیر کند و هیچ خروجی‌ای نداشته باشد. یکی از نمونه‌های خطای منطقی، حلقه بی‌نهایت است که در آن یک بخش از کد به طور مداوم اجرا می‌شود.

 باگ نحوی: این باگ هاناشی از کدهایی هستند که با کاراکترهای اشتباه نوشته شده‌اند. زبان‌های برنامه‌نویسی مختلف سینتکس‌های متفاوتی دارند، بنابراین استفاده از سینتکس یک زبان در زبان دیگر می‌تواند باعث بروز باگشود.

باگ تیمی: این نوع باگ زمانی ایجاد می‌شود که بین برنامه‌نویسان سوءتفاهم وجود داشته باشد. برای مثال، ممکن است تفاوتی بین مستندات محصول و خود محصول وجود داشته باشد، یا توضیحاتی که در کامنت‌ها داده شده است، کد برنامه را به اشتباه توصیف کنند.

:یک روش ساده برای دسته‌بندی باگ هااز دیدگاه کاربر وجود دارد. این نوع باگ ها شامل موارد زیر هستند

ظاهری: کاربر می‌تواند عملکرد مورد نظر را انجام دهد، اما ظاهر برنامه مشکلی دارد. این ممکن است مربوط به طراحی واکنش‌(Responsive Design) برنامه باشد.

عملکردی: باگ عملکردی به این معناست که برنامه همان‌طور که انتظار می‌رود کار نمی‌کند. به عنوان مثال، کاربر روی دکمه "ذخیره" کلیک می‌کند، اما داده‌ها ذخیره نمی‌شوند.

دسته‌بندی باگ ها بر اساس میزان تأثیر روی کاربر:

باگ‌های کم‌تأثیر: اثر کمی روی تجربه کاربر دارند.

باگ‌های پر‌تأثیر: برخی از عملکردهای برنامه را تحت تأثیر قرار می‌دهند، اما برنامه همچنان قابل استفاده است.

باگ‌های بحرانی: عملکرد اصلی برنامه را مختل می‌کنند.

روش دیگر برای طبقه‌بندی باگ هااین است که به محل وقوع آن‌ها توجه کنیم:

بگ‌های سطح واحد: این باگ هاساده و در یک واحد کد نرم‌افزاری قرار دارند. معمولاً ناشی از خطاهای محاسباتی یا منطقی هستند و فقط با یک بخش نرم‌افزاری درگیر هستند. این باگ هامعمولاً به راحتی قابل رفع هستند.

بگ‌های سطح سیستم: این باگ هاپیچیده‌تر هستند و به دلیل تعامل چند بخش نرم‌افزاری ایجاد می‌شوند که باعث مشکلاتی می‌شوند.

بگ‌های خارج از محدوده (Out-of-Bound): زمانی رخ می‌دهند که کاربر به شکل غیرمنتظره‌ای با برنامه تعامل داشته باشد. برای مثال، اگر کاربر پارامتری را در یک فیلد فرم وارد کند که برنامه برای مدیریت آن طراحی نشده است. این نوع باگ هامی‌توانند برای سوءاستفاده از نرم‌افزار استفاده شوند. به عنوان نمونه، هکرها از آسیب‌پذیری Infra:Halt برای انجام حملات مسموم‌سازی کش سیستم نام دامنه (DNS Cache Poisoning) روی فناوری‌های عملیاتی استفاده می‌کنند.

چگونه می‌توان از باگ ها پیشگیری کرد؟

روش‌های مختلفی برای رفع باگ هاوجود دارد که به نوع باگو محل و زمان کشف آن بستگی دارد.

فرآیند توسعه

بهترین راه برای مقابله با خطاهای برنامه‌نویسی، پیشگیری از آن‌ها است. استفاده از یک فرآیند توسعه نرم‌افزاری مناسب، مانند متدولوژی‌های Agile و DevOps، می‌تواند مانع از بروز باگ هاشود. در این متدولوژی‌ها، آزمون کیفیت به‌عنوان بخشی از فرآیند توسعه در نظر گرفته می‌شود.

یکی از این روش‌های توسعه، توسعه مبتنی بر تست ظ(Test-Driven Development) است. در این روش، آزمون‌ها قبل از کدنویسی یک ویژگی ایجاد می‌شوند تا معیاری برای کدنویسی آن فراهم کنند.

یک روش دیگر توسعه مبتنی بر رفتار (Behavior-Driven Development) است که برنامه‌نویسان را تشویق می‌کند تا برنامه را بر اساس نحوه تعامل مورد انتظار کاربران توسعه داده و فرآیند را مستندسازی کنند.

تست نرم‌افزار

تست کردن راهی برای شناسایی باگ هادر نرم‌افزار است. سه نوع اصلی تست نرم‌افزار عبارت‌اند از:

تست عملکردی: در این نوع تست، بخش‌های اصلی عملکرد برنامه برای یافتن خطاهای نرم‌افزاری آزمایش می‌شوند، پیش از آنکه به مرحله بعدی تست منتقل شوند. این مرحله از فرآیند تست تأیید می‌کند که تمام بخش‌ها به درستی کار می‌کنند. تست عملکردی همچنین به عنوان تست اولیه (Smoke Testing) شناخته می‌شود.

تست اکتشافی: این نوع تست شامل تکنیک‌هایی است که مسیرهای کمتر رایج در نرم‌افزار یا مسیرهایی را که ممکن است در تست‌های عملکردی معمول نادیده گرفته شوند، بررسی می‌کند. به عنوان مثال، یکی از انواع تست اکتشافی، تست پوشش‌دهی است که بررسی می‌کند آیا یک برنامه روی دستگاه‌ها، مرورگرها یا سیستم‌عامل‌های مختلف به درستی کار می‌کند یا خیر.

تست رگرسیون: این تست برای ارزیابی این موضوع طراحی شده که آیا تغییرات قبلی اعمال شده در کد، مشکلی ناخواسته ایجاد کرده است یا خیر. تست رگرسیون شامل انواع زیر است:

تست واحد (Unit Testing)

تست یکپارچه‌سازی (Integration Testing)

تست سیستم (System Testing)

تست پذیرش (Acceptance Testing)

توسعه‌دهندگان می‌توانند با تست‌های زودهنگام و مکرر، از رسیدن باگ هابه کاربران جلوگیری کنند. علاوه بر تست نرم‌افزار، بررسی کد توسط همکاران، یک توسعه‌دهنده ارشد یا تیم کنترل کیفیت (QA) نیز می‌تواند مفید باشد.

چگونه باگ هارا برطرف کنیم؟

دیباگ کردن (Debugging)

هنگامی که باگدر نرم‌افزار شناسایی می‌شود، باید دیباگ شود. فرآیند دیباگ کردن شامل سه مرحله زیر است:

شناسایی و جداسازی بگ

تعیین علت اصلی مشکل

رفع مشکل

برای برنامه‌نویسان، مرور مجدد کدی که نوشته‌اند و تحلیل خطوط پیچیده و متراکم کد می‌تواند دشوار باشد. یکی از راه‌های مؤثر برای دیباگ کردن، اجرای برنامه‌های جایزه‌یابی باگ(Bug Bounty Program) است. در این روش، پژوهشگران امنیت نرم‌افزار و هکرهای اخلاقی برای یافتن مشکلات و ارائه گزارش‌های باگکه آسیب‌پذیری را بازتولید یا کاهش دهند، پاداش می‌گیرند.

بهبود مستمر

سازمان‌هایی که می‌خواهند تعداد بگ‌های نرم‌افزاری را به حداقل برسانند، باید بین تعداد انتشارها (Rollouts) و بازگرداندن انتشارها (Rollbacks) تعادل برقرار کنند. این کار تضمین می‌کند که فرآیند دیباگ کردن مانعی برای برنامه‌ریزی مداوم انتشار نرم‌افزار ایجاد نکند. این رویکرد معمولاً در محیط‌های توسعه چابک (Agile) به کار گرفته می‌شود.

۹ روش برای رفع باگ‌ها

باگ هاباید قبل از رسیدن به کاربر نهایی در مرحله تولید متوقف شوند. این کار از طریق فرآیندهای مناسب انجام می‌شود. با این حال، گاهی باگ هابه محصول نهایی راه پیدا می‌کنند. در چنین شرایطی، تیم‌های توسعه می‌توانند مراحل زیر را انجام دهند:

انتشار به‌عنوان بخشی از فرآیند دیباگ: یک نسخه منتشر شده را به‌عنوان بخشی از فرآیند دیباگ در نظر گرفته و بازخوردهای آن را جمع‌آوری کرده، سریعاً ایرادات را پیدا کرده و بهبود دهند.

برنامه‌ریزی زمان ثابت روزانه برای رفع بگ‌ها: تیم یا افراد تیم می‌توانند زمان مشخصی را هر روز برای رفع باگ هااختصاص دهند. این رویکرد باعث می‌شود جمع‌آوری داده‌ها و فرآیند دیباگ به بخشی از برنامه روزانه تبدیل شود.

استفاده از داده‌های دیباگ: تیم‌ها می‌توانند از داده‌های مربوط به فرآیند دیباگ برای تخمین مدت زمان رفع هر مشکل و سازماندهی بهتر استفاده کنند.

رفع تدریجی بگ‌ها: رفع همه باگ هابه‌طور هم‌زمان امکان‌پذیر نیست و زمان لازم است تا داده‌های کافی برای تخمین دقیق باگ هاجمع‌آوری شود.

تفاوت در مهارت برنامه‌نویسان: سطح مهارت و توانایی برنامه‌نویسان متفاوت است و تخمین زمان رفع باگ هاممکن است بین برنامه‌نویسان کشورهای مختلف متفاوت باشد.

ایجاد معیارهای استاندارد: با گذشت زمان، تیم می‌تواند معیارهای استانداردی برای تعداد بگ‌هایی که می‌تواند در یک ماه رفع کند، توسعه دهد.

قبول نقص در دیباگ کامل: دیباگ کردن هرگز کامل یا بی‌نقص نیست. بگ‌های جدید همیشه ظاهر می‌شوند.

تمرکز بر کارایی در رفع بگ‌ها: تیم‌های توسعه باید به رفع مؤثر باگ هابپردازند.

ارائه ارزش مثبت به ذی‌نفعان: هر نسخه نرم‌افزاری باید ارزش خالص مثبتی برای ذی‌نفعان ارائه دهد.

با توجه به اینکه دیباگ فرآیندی مستمر است، تیم‌های توسعه باید برنامه‌هایی برای بهبود کارایی و هماهنگی تلاش‌های خود داشته باشند.

تاریخچه باگ‌های نرم‌افزاری

واژه باگ در اصل از مهندسی نشأت گرفته است. استفاده از این اصطلاح در حوزه کامپیوتر به گریس هاپر، برنامه‌نویس پیشگام، نسبت داده می‌شود. در سال 1944، هاپر که یک افسر جوان نیروی ذخیره نیروی دریایی بود، روی کامپیوتر Mark I در دانشگاه هاروارد کار می‌کرد. هاپر بعدها حادثه‌ای را توصیف کرد که در آن یک تکنسین، یک حشره واقعی - که در واقع یک پروانه بود - را از بین دو رله الکتریکی در کامپیوتر Mark II بیرون کشید. نیروی دریایی این پروانه را برای سال‌ها به نمایش گذاشت و اکنون این حشره در موزه اسمیتسونیان نگهداری می‌شود.

اگرچه باگ هامعمولاً باعث مشکلات کوچک و آزاردهنده در کامپیوتر می‌شوند، اما گاهی تأثیرات جدی‌تری دارند. مقاله‌ای در سال 2005 در مجله Wired درباره۱۰ بدترین باگتاریخ نرم‌افزار گزارش داد که برخی از باگ ها باعث انفجارهای بزرگ، از کار افتادن کاوشگرهای فضایی و حتی مرگ انسان‌ها شده‌اند. برای مثال، در سال 1982، سیستمی که به ادعای برخی توسط آژانس اطلاعات مرکزی (CIA) در خط لوله گاز ترانس‌سیبری نصب شده بود، بزرگ‌ترین انفجار غیرهسته‌ای تاریخ را ایجاد کرد.

این مقاله همچنین گزارش داد که بین سال‌های 1985 تا 1987، یک باگ به نام Race Condition در یک دستگاه پرتودرمانی باعث شد که دوزهای کشنده‌ای از اشعه به بیماران داده شود. این اتفاق جان پنج نفر را گرفت و به دیگران آسیب رساند. در سال 2005، شرکت تویوتا 160,000 خودروی پریوس را به دلیل یک باگ که باعث روشن شدن چراغ‌های هشدار و خاموش شدن بی‌دلیل موتور می‌شد، فراخوانی کرد.