تعلم تصحيح الأخطاء

ما تصحيح الأخطاء، ولماذا يذهب أكثر وقتك إلى البحث لا إلى الإصلاح؟

تصحيح الأخطاء يعني تقليص المسافة بين «لا يعمل» و«هذا السطر خاطئ». وفي أكثر العلل التي يواجهها المبتدئ يكون الإصلاح كلمة واحدة أو علامة واحدة. والعمل كله هو الوصول إلى تلك الكلمة.

وثمة تعريف أدق يجعل كل شيء أبسط: العلة موضع يختلف فيه اعتقادك عن البرنامج عما يفعله البرنامج فعلا. البرنامج لا يتصرف «بغرابة» أبدا وليست له أمزجة؛ إنه يفعل بالضبط ما كتبته. فالتصحيح إذن هو العثور على النقطة التي افترق فيها تصورك عن الواقع.

ولهذا التعريف نتيجة عملية. فإن كانت العلة فجوة بين الاعتقاد والواقع، فكل ما يضع الاثنين جنبا إلى جنب تقدم، وما عداه ليس كذلك. طباعة قيمة تقدم. أما تغيير سطر على أمل أن يُصلح الأمر فليس تقدما؛ ذلك مقامرة، وأسوأ خصالها أنك لا تتعلم شيئا حتى حين تربح.

وأمر لا يقوله أحد للمبتدئين: سرعتك في التصحيح تعتمد على انضباط منهجك أكثر بكثير مما تعتمد على معرفتك باللغة. فالمبرمج المتمرس يمر بالمراحل الخمس نفسها، لكنه يستبعد التخمينات غير ذات الصلة أسرع.

لماذا يبدأ كل شيء بجعل العطل قابلا للتكرار؟

التكرار الموثوق يعني أن تستطيع كتابة: «افعل هذا، فيحدث هذا». وما لم تملك هذه الجملة فلا معنى لأي شيء آخر. فأي تغيير تجريه بعدها لن تعرف معه إن كان قد أُصلح أم أنه لم يحدث هذه المرة فحسب.

للتكرار الجيد ثلاثة أركان: أقصر مسار يبلغ العطل، والبيانات ذاتها التي يقع العطل معها، وحالة بدء محددة. فقول «أحيانا يعطي خطأ عند تسجيل الطلب» ليس تكرارا. أما «مع مستخدم أُنشئ للتو، وسلة فارغة، ورمز خصم منتهٍ، يعيد زر الإرسال خطأ ٥٠٠» فهو تكرار، وهذه الجملة وحدها أنجزت نصف العمل.

وإليك فخا كلّفنا وقتا على هذا الموقع نفسه، وهو مدوّن في ملفنا الفني: قد لا يختبر تكرارك ما تظن أنه يختبره. فنحن حين نحذف ملف ذاكرة صفحة، يظل خادم الويب يقدّم الملف المحذوف نفسه إلى دقيقة كاملة، لأنه يحتفظ بنتيجة البحث عن الملف ٦٠ ثانية. فإن فتحت الصفحة فور المسح رأيت الصفحة القديمة واستنتجت أن المسح لم ينجح. لقد نجح؛ لكنك نظرت باكرا.

وهذه حالة خاصة من خطأ عام: بين ما فعلته وما تراه طبقة لا تعلم بها. ذاكرة المتصفح، وذاكرة الشبكة، وذاكرة الشفرة، ونسخة قديمة من الملف على خادم آخر. فالسؤال الأول ليس «لماذا لا يعمل»، بل «هل أنا أصلا أشغّل ما غيّرته؟» وفي شفرة PHP أبسط طريقة لإثبات ذلك أن تضع سطر طباعة خاطئا عمدا وترى هل يظهر أصلا.

كيف تقرأ رسالة الخطأ فعلا؟

أكثر المبتدئين لا يقرؤون رسالة الخطأ. ينظرون إليها، ويجفلون من حمرتها، ويذهبون إلى محرك البحث. مع أن الرسالة تقول عادة ما تحتاجه بالضبط، لكن أحدا لم يعلّمهم ترتيب قراءتها.

لكل خطأ عادي ثلاثة أجزاء. النوع يقول أي صنف من الأحداث وقع. والنص يقول ماذا أصاب ماذا. والموضع يعطي ملفا ورقم سطر. ووراءها عادة أثر استدعاء، أي سلسلة الدوال التي استُدعيت للوصول إلى هنا.

لا تقرأ الأثر من أسفل إلى أعلى. فالسطر الأقرب إلى الخطأ في أعلى القائمة، إذ ترتّب أكثر اللغات الأحدث أولا. لكن ما تبحث عنه حقا ليس أقرب سطر؛ بل أقرب سطر كتبته أنت. فإن كانت الأسطر الخمسة الأولى تعود إلى مكتبة لم تكتبها، فالمشكلة ليست هناك غالبا؛ بل في أول سطر من شفرتك استدعى تلك المكتبة وسلّمها شيئا خاطئا.

وأهم نقطة في هذا القسم: رقم السطر في الخطأ هو موضع اكتشاف المشكلة، لا بالضرورة موضع نشوئها. فإن قال السطر ٤٢ إن متغيرا فارغ، فالسطر ٤٢ سليم؛ والموضع الذي كان ينبغي أن يملأه ولم يفعل أعلى منه. مثال يومي: رسالة «استدعاء دالة على قيمة null» لا تتعلق تقريبا أبدا بالسطر المطبوعة عليه. إنها تتعلق بالسطر الذي توقعت أن يبني تلك القيمة فأعاد لا شيء، وقد يفصل بين السطرين عشر دوال.

ماذا تفعل حين لا يظهر أي خطأ؟

أصعب العلل تلك التي لا تعطي خطأ. يعمل البرنامج، وينتهي، وتكون النتيجة خاطئة أو لا نتيجة أصلا. وأول ما ينبغي تحديده هنا هو: هل لا يوجد خطأ حقا، أم أنه موجود ولا تراه؟ والفرق بينهما كبير، والجواب في أكثر الحالات هو الثاني.

ثلاثة مواضع يضيع فيها الخطأ عادة: إعداد في اللغة يطفئ عرض الأخطاء على الخادم، وكتلة التقاط تبتلع الخطأ ولا تفعل به شيئا، وقناة إخراج خاطئة. والثالث أقلها شهرة وأكثرها التهاما للوقت.

لبرنامج سطر الأوامر قناتا إخراج منفصلتان ورمز خروج. فإن قرأت الأولى وحدها بدت لك الأداة المعطوبة والنتيجة الفارغة شيئا واحدا. مثال حقيقي من هذا الخادم، في اليوم الذي كُتب فيه هذا الدرس: شغّلنا أمر استعلام قاعدة بيانات ووردبريس فأخرج صفر بايت على الإخراج القياسي. ولو استنتجنا هناك «لا صفوف» لكان استنتاجا خاطئا. فقد كان رمز الخروج ١، وكتب على قناة الخطأ أنه لم يستطع الاتصال بقاعدة البيانات أصلا.

فقاعدة هذا القسم: النتيجة الفارغة ليست دليل غياب. قبل أن تثق بمخرج فارغ، انظر إلى رمز الخروج واقرأ قناة الخطأ على حدة.

ولهذا الخطأ صورة أبسط تقع للجميع: أداة البحث لا تجد شيئا فتستنتج أن الشيء غير موجود. على هذا الموقع نفسه، تُطبع وسمة robots في الصفحة الرئيسة بعلامة اقتباس مفردة. فإن بحثت عنها بعلامة مزدوجة حصلت على صفر نتائج وأعلنت أن الوسمة مفقودة. الوسمة موجودة. نمط بحثك كان خاطئا، والأداة قالت ذلك بالضبط: «ما طلبته لم يوجد». وأما البقية فأنت من أضافها.

التنصيف: أقصر طريق إلى ذلك السطر الواحد

حين يكون لديك تكرار، وقد قرأت الخطأ، ولا تزال تجهل موضعه، فثمة منهج ينجح دائما تقريبا ولا يعتمد على ذكائك: نصّف.

منطقه بسيط. إن كان برنامجك ألف سطر ولا تعرف أين المشكلة فأمامك ألف موضع للبحث. عطّل نصفه، فإن بقي العطل فقد سقط خمسمئة موضع. وعشر عمليات تنصيف تُنزل الألف إلى واحد. عشر خطوات، لمسألة كانت تستغرق ساعات من التحديق.

وستلقى ثلاث صور عملية لهذا في يومك. على الشفرة: علّق نصف الدوال أو ضع return مبكرا. على البيانات: اقطع ملف الإدخال ذا الألف صف إلى خمسمئة وانظر هل يبقى العطل، حتى تبلغ أصغر إدخال لا يزال يفشل؛ فذلك الإدخال وحده نصف الجواب. على الزمن: إن كان يعمل أمس ولا يعمل اليوم، فابحث بين نسختين لا بين ألف سطر. ولدى جيت أمر لهذا بعينه اسمه git bisect يتولى التنصيف عنك ولا يطلب منك إلا أن تقول بعد كل خطوة: أكانت هذه النسخة سليمة أم معطوبة.

ونقطة تنقذ المبتدئين: أثناء التنصيف، احتفظ دائما جانبا بـأصغر مثال لا يزال يفشل. فملف من عشرة أسطر ينتج الخطأ نفسه أثمن بما لا يقاس من مشروع بألف سطر ينتج الخطأ نفسه، لأنه لم يبق فيه ما يشتت انتباهك. وإن ذهبت تطلب المساعدة من أحد فأرسل تلك الأسطر العشرة لا المشروع كله.

غيّر شيئا واحدا في كل مرة، ودوّن ما جربته

حين تصل إلى منطقة صغيرة ستُغريك فكرة تغيير ثلاثة أشياء دفعة واحدة لتنتهي أسرع. فإن نجح الأمر لم تعرف أيها أصلحه. وإن ساء صار عندك ثلاثة متغيرات بدل واحد. وهذا الموضع الوحيد الذي تُبطئك فيه العجلة يقينا.

وللمنهج الصحيح شكل ثابت. صُغ فرضية يمكن إثبات خطئها: لا «أظن أن المشكلة من الذاكرة» بل «إن كانت المشكلة من الذاكرة فسيتغير الناتج بمسحها». ثم اختر أرخص اختبار يؤكد الفرضية أو يسقطها، وغيّر ذلك الشيء وحده، وانظر النتيجة. فإن كانت الفرضية خاطئة فأعد التغيير كما كان. والمبتدئون يتخطون هذا الجزء الأخير، وبعد ساعة تمتلئ الشفرة بتعديلات لا صلة لها بالأمر وهي نفسها علل جديدة.

وعادة لا يصدق أحد قيمتها حتى يجربها مرة: افتح ملفا نصيا ودوّن كل ما جربته ونتيجته. ثلاث كلمات في السطر. تمنحك ثلاثة أشياء: تكف عن اختبار الشيء نفسه مرتين، ولا تبدأ من الصفر حين تعود غدا، وإن اضطررت لشرح المسألة لأحد فالشرح مكتوب سلفا.

وكثيرا ما تكون كتابة الشرح هي التي تُخرج الجواب. وللناس اسم لهذا: شرح المسألة بصوت مسموع لمستمع محايد، ولو كان ذلك المستمع دمية بلاستيكية على الطاولة. والسبب أن الشرح يُلزمك بذكر افتراضاتك واحدا واحدا، والعلة عادة في الافتراض الذي بدا بديهيا إلى حد أنك لم تنطق به قط.

الطباعة أم المصحّح؟ وماذا عن خادم حي؟

لديك أداتان رئيستان، والجدال في أيهما أفضل بلا معنى، لأنهما تؤديان عملين مختلفين.

الطباعة أن تضيف سطرا يُظهر قيمة متغير. ميزتها أنها تعمل في كل مكان، من نص برمجي صغير إلى خادم لا تملك الوصول إليه، ولا تحتاج إلى تثبيت شيء. وعيبها أن كل تشغيل يمنحك لقطة واحدة، وإن وضعتها في الموضع الخطأ لزمك تشغيل آخر. وهي تكفي لأكثر العلل اليومية، ومن قال إن المحترفين لا يطبعون فلم يرَ المحترفين عن قرب.

المصحّح يوقف البرنامج في منتصف الطريق ويتيح لك رؤية كل المتغيرات معا والتقدم سطرا سطرا. ويستحق ثمنه حين لا تعرف أين تطبع أصلا، أو حين يكون مسار التنفيذ من الكثرة في التفرع بحيث لا تدري أي فرع سُلك. وتعلّمه يكلف نصف يوم تستردّه سريعا.

وعلى خادم حي لا تعمل أي منهما بصورتها المعتادة. لا تستطيع وصل مصحّح ولا يجوز أن تطبع شيئا يراه الزائر. وليس لديك هناك إلا شيء واحد: السجل. وهنا خطأ شائع يستحق أن يُروى مرة: الكتابة في السجل لا تعني أن يُرى. فقد تكون مستويات الأخطاء في الخادم مضبوطة بحيث لا تُسجَّل رسالتك أصلا، أو يكون ملف السجل في موضع لا يخطر ببالك. فقبل أن تطارد علة، اكتب سطرا بلا معنى في السجل وابحث عنه. وما لم ترَ ذلك السطر فإن عدم رؤيتك لبقية الرسائل لا يثبت شيئا.

وثلاثة أشياء لا يجوز أن تدخل السجل أبدا، ما دمنا هنا: كلمات المرور، والرموز، وبيانات المستخدمين الشخصية. فالسجل ملف يقرؤه عدة أشخاص ويبقى مدة طويلة.