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Programmfehler

Stichpunkte

Allgemein
	Insekt; Aussprache: Bagg) genannt
	Ein Programmfehler oder Softwarefehler
	ist ein Ausdruck aus dem EDV-Bereich
	KÃ¤fer
	im englischen auch einfach Bug (Wanze
	Ein Programmfehler tritt in Computerprogrammen auf
	wenn der Programmierer einen bestimmten Zustand in der Programmlogik nicht berÃ¼cksichtigt hat
	oder wenn die Laufzeitumgebung selber fehlerhaft arbeitet
	bzw. als solche interpretiert werden
	Mehrdeutigkeiten o. Ã¤. in der Spezifikation des Programms kÃ¶nnen zu Bugs fÃ¼hren
	Fehler
	Ungenauigkeiten
	Auch UnvollstÃ¤ndigkeit
	Es gibt eine Regel
	nach der ein Computerprogramm ab einer bestimmten GrÃ¶ÃŸe immer auch Programmfehler beinhaltet
	Die Anzahl von Fehlern zur Lebenszeit eines komplexen System verhÃ¤lt sich nach der sogenannten Badewannenkurve
	dass wenn das Produkt neu ist auch die Zahl der Fehler hoch ist
	Diese besagt
	Die Fehler werden zum GroÃŸteil behoben danach kommt ein Phase mit wenig Fehlern
	die Zahl der Fehler wieder an
	Zum Schluss steigt
	selbst bei Software
	"Verbergen") 1 Arten von Programmfehlern 2 Vermeidung und Behebung von Programmfehlern 2.1 Zum Zeitpunkt der Planung 2.2 Zur Analysephase 2.3 Zur Designphase 2.4 Bei der Programmierung 2.5 Beim Testen 3 Fehlerfreiheit 4 Folgen von Programmfehlern 5 Das Wort â€žBugâ€œ 6 Literatur 7 Weblinks [Bearbeiten]
	mit denen man ein Programm welches man analysiert schrittweise ablaufen lassen kann und sich sÃ¤mtliche internen ZustÃ¤nde(Variablen) des Programmes anzeigen lassen kann. Inhaltsverzeichnis showTocToggle("Anzeigen"
	Um Bugs in Programmen besser zu verstehen zu kÃ¶nnen gibt es Programme
	sogenannte Debugger
Arten von Programmfehlern
	der aber in einer spÃ¤teren Programmversion wieder auftaucht. Syntaxfehler sind VerstÃ¶ÃŸe gegen die grammatischen Regeln der benutzten Programmiersprache
	In der Softwaretechnik wird zwischen folgenden Typen von Fehlern in Programmen unterschieden: Bohrbugs sind Fehler die leicht zu reproduzieren sind
	da sie immer auftreten. Heisenbugs treten nur unter ganz bestimmten Randbedingungen auf und sind somit schwer zu reproduzieren und damit zu beheben. Regressionsbug oder kurz Regression ist ein Fehler
	der in einer frÃ¼heren Programmversion bereits behobenen wurde
	wÃ¤hrend das Programm abgearbeitet wird
	die auftreten
	Ein Syntaxfehler verhindert bei einigen Programmiersprachen bereits die Kompilierung des fehlerhaften Programms. Laufzeitfehler (Bugs) sind alle Arten von Fehlern
	spricht man hier auch von semantischen Fehlern
	Da diese Fehler die Programmlogik und damit die Bedeutung des Programmcodes betreffen
	Ihre Ursache liegt in den meisten FÃ¤llen in unrichtiger Implementierung der gewÃ¼nschten FunktionalitÃ¤t im Programm
	Gelegentlich tritt als Ursache auch eine ungeeignete Laufzeitumgebung auf (z
	B. eine falsche Betriebssystem-Version)
	Laufzeitfehler kÃ¶nnen sich auf die unterschiedlichsten Arten zeigen
	Oftmals zeigt das Programm ungewÃ¼nschtes Verhalten
	wo es keine Benutzereingaben mehr akzeptiert (â€žEinfrierenâ€œ
	im Extremfall wird die AusfÃ¼hrung des Programms abgebrochen (â€žAbsturzâ€œ)
	â€žHÃ¤ngenâ€œ)
	oder das Programm geht in einen Zustand Ã¼ber
	so wird durch das Programm auf Dauer immer mehr Speicher belegt
	Wird in Programmiersprachen ohne Garbage Collection (etwa C oder C++) Speicher nach der Verwendung nicht mehr freigegeben
	Diese Situation wird Memory leak genannt
	wenn zum Beispiel Objekte unkontrolliert in einer Liste angesammelt werden. Designfehler sind Fehler im Grundkonzept
	oder bei der Entwicklung des Softwaredesigns
	auf dessen Grundlage das Programm entwickelt wird
	entweder bei der Definition der Anforderungen an die Software
	Aber auch in Programmiersprachen mit Garbage Collection (etwa Java oder C#) kÃ¶nnen Ã¤hnliche Probleme auftreten
	fÃ¼r das die Software geschrieben wird oder auf MissverstÃ¤ndnissen zwischen Nutzern und Entwicklern
	Fehler bei der Anforderungsdefinition beruhen oft auf mangelnder Kenntnis des Fachgebietes
	Fehler direkt im Softwaredesign hingegen sind oft auf mangelnde Erfahrung der Softwareentwickler oder auf Folgefehler durch Fehler in der Anforderungsspezifikation zurÃ¼ckzufÃ¼hren
	In anderen FÃ¤llen ist das Design historisch gewachsen und wird mit der Zeit unÃ¼bersichtlich
	was wiederum zu Designfehlern bei Weiterentwicklungen des Programms fÃ¼hren kann
	Vielen Programmierern ist das Softwaredesign auch lÃ¤stig
	sodass oftmals ohne richtiges Konzept direkt entwickelt wird
	was dann insbesondere bei steigendem KomplexitÃ¤tsgrad der Software unweigerlich zu Designfehlern fÃ¼hrt
	Sowohl fÃ¼r Fehler in der Anforderungsdefinition als auch im Softwaredesign kommen darÃ¼ber hinaus vielfach Kosten- oder Zeitdruck in Frage. [Bearbeiten]
Vermeidung und Behebung von Programmfehlern
	umso aufwendiger wird es den Fehler zu beheben. [Bearbeiten]
	Je frÃ¼her in einem Entwicklungprozess der Fehler auftritt und je spÃ¤ter er entdeckt wird
Zum Zeitpunkt der Planung
	Am wichtigsten ist eine gute und geeignete Planung des Entwicklungsprozess
	HierfÃ¼r gibt es bereits etliche Prozessmodell aus denen ein geeignetes ausgewÃ¤hlt werden kann. [Bearbeiten]
Zur Analysephase
	Ein Problem ist das die Korrektheit eines Programms nur gegen eine entsprechend formalisierte Spezifikation bewiesen werden kann
	wie die Programmierung des Programms selbst
	Eine solche Spezifikation zu erstellen kann jedoch im Einzelfall Ã¤hnlich kompliziert und fehlertrÃ¤chtig sein
	Auch die Entwicklung immer abstrakterer Programmierparadigmen und Programmierstile wie die objektorientierte Programmierung
	Design By Contract und die aspektorientierte Programmierung dienen unter anderem der Fehlervermeidung und Vereinfachung der Fehlersuche
	Aus den zur VerfÃ¼gung stehenden Techniken fÃ¼r das Problem ist eine geeignete auszuwÃ¤hlen
	Ein wichtiger Punkt hierbei ist aber auch das fÃ¼r das jeweiligen Paradigma erfahrene Programmierer zur VerfÃ¼gung stehen mÃ¼ssen
	sonst entsteht oft der gegenteilige Effekt. [Bearbeiten]
Zur Designphase
	Software-Experten sind sich darÃ¼ber einig
	dass praktisch jedes nicht-triviale Programm Fehler enthÃ¤lt
	Deshalb wurden Techniken entwickelt
	mit Fehlern innerhalb von Programmen tolerant umzugehen
	Ausnahmebehandlung
	Redundanz und die Ãœberwachung von Programmen (z
	Zu diesen Techniken gehÃ¶ren defensives Programmieren
	B. durch Watchdog- timer
	sowie die Plausibilisierung des Programmes wÃ¤hrend der Enwicklung und der Daten wÃ¤hrend des Programmablaufs. [Bearbeiten]
Bei der Programmierung
	hÃ¤ufig gemachte Fehler automatisiert zu finden
	DarÃ¼berhinaus werden eine Reihe fortgeschrittener Anwendungen angeboten
	die entweder den Quellcode oder den BinÃ¤rcode analysieren und versuchen
	In diese Kategorie fallen etwa Programme zur AusfÃ¼hrungsÃ¼berwachung
	die Ã¼blicherweise fehlerhafte Speicherzugriffe und Memory leaks zuverlÃ¤ssig aufspÃ¼ren
	Beispiele sind das frei erhÃ¤ltliche Tool Valgrind und das kommerzielle Purify
	Eine weitere Kategorie von PrÃ¼fprogrammen umfasst Anwendungen
	die Quell- oder BinÃ¤rcode statisch analysieren und etwa nicht geschlossene Ressourcen und andere Probleme auffinden und melden kÃ¶nnen
	Darunter fallen etwa Findbugs
	lint und Splint. [Bearbeiten]
Beim Testen
	Es ist durchaus sinnvoll das der Test vor dem eigentlichen Programm entwickelt wird
	Damit wird erreicht das nicht ein Test geschrieben wird der zu dem bereits geschriebenen Programm passt
	Dies kann durch Ermittlung von TestfÃ¤llen anhand der Spezifikation bereits wÃ¤hrend der Analyse- bzw
	Designphase erfolgen
	Die Ermittlung von TestfÃ¤llen in diesem frÃ¼hen Stadium der Softwareentwicklung ermÃ¶glicht zudem die PrÃ¼fung der Anforderungen an das Programm auf Testbarkeit und VollstÃ¤ndigkeit
	Die anhand der Spezifikation ermittelten TestfÃ¤lle stellen die Basis fÃ¼r die Abnahmetests und kÃ¶nnen kontinuierlich Ã¼ber den gesamten Entwicklungsprozess verfeinert werden
	Manche Softwareanbieter fÃ¼hren Test-Phasen teilweise Ã¶ffentlich durch und geben Betaversionen heraus
	um die unvorhersehbar vielfÃ¤ltigen Nutzungsbedingungen verschiedener Anwender durch diese selbst testen und kommentieren zu lassen
	weil sie erst beim Kunden reift. [Bearbeiten]
	Dies nennt man scherzhaft auch â€žBananensoftwareâ€œ
Fehlerfreiheit
	In SpezialfÃ¤llen ist ein Beweis der Fehlerfreiheit eines Programms mÃ¶glich
	Diese Technik findet in der Praxis aufgrund des immensen Aufwandes jedoch Ã¤uÃŸerst selten Anwendung
	wie z
	in denen der Einsatz von Software mit hohen finanziellen
	Insbesondere in Bereichen
	wirtschaftlichen oder menschlichen Risiken verbunden ist
	bei der die Korrektheit einer Software formal-mathematisch nachgewiesen wird
	verwendet man zudem eine Verifizierung genannte Methode
	B. bei militÃ¤risch oder medizinisch genutzer Software oder in der Luft- und Raumfahrt
	Dieser Methode sind allerdings enge Grenzen gesetzt und sie ist daher bei komplexen Programmen praktisch unmÃ¶glich
	teilweise auch theoretisch unmÃ¶glich anzuwenden; siehe auch Berechenbarkeit. [Bearbeiten]
Folgen von Programmfehlern
	welche Ã¼ber 80 Millionen US-Dollar gekostet hatte. Zwischen 1985 und 1987 gab es mehrere UnfÃ¤lle mit dem medizinischen BestrahlungsgerÃ¤t Therac-25
	Die Folgen eines Programmfehlers kÃ¶nnen auÃŸerordentlich sein: 1962 fÃ¼hrte ein fehlender Bindestrich in einem Fortran-Programm zum Verlust der Venus-Sonde Mariner 1
	weil Programmcode
	die Steuersysteme zum Erliegen brachte
	Infolge einer Ãœberdosis
	die durch fehlerhafte Programmierung und fehlende SicherungsmaÃŸnahmen verursacht wurde
	der von der Ariane 4 Ã¼bernommen wurde und nur fÃ¼r einen (von der Ariane 4 nicht Ã¼berschreitbaren) Bereich funktionierte
	nachdem ebendieser Bereich von der Ariane 5 Ã¼berschritten wurde. 1999 verpasste die NASA-Sonde Climate Orbiter den Landeanflug auf den Mars
	ein Patient verstarb drei Wochen nach der Bestrahlung. 1996 wurde der Prototyp der Ariane 5-Rakete der EuropÃ¤ischen RaumfahrtbehÃ¶rde eine Minute nach dem Start zerstÃ¶rt
	mussten Organe entfernt werden
	weil die Programmierer das falsche MaÃŸsystem verwendeten â€“ Yard statt Meter
	Die NASA verlor dadurch die mehrere hundert Millionen Dollar teure Sonde. [Bearbeiten]
Das Wort â€žBugâ€œ
	Die Bezeichnung Bug â€“ der englische Ausdruck fÃ¼r einen Programmfehler â€“ entstand angeblich
	als 1945 eine Motte in einem der ersten Computer einen Kurzschluss verursacht hatte
	entdeckte den Bug und klebte die Motte in ihr Logbuch ein
	das heute am Smithsonian Institute aufbewahrt wird
	US Navy Captain Grace Murray Hopper
	eine Pionierin der Computerwissenschaft
	wenn ihre Programme fehlerhaft waren
	bis der Ausdruck Bug schlieÃŸlich allgemein gebrÃ¤uchlich wurde. Eine andere Version zur Entstehung von â€ždebuggingâ€œ: Das merkwÃ¼rdige Wort debugging kommt angeblich aus den Tagen der ersten Computer
	es sei wohl wieder ein Insekt
	Daraufhin behaupteten Programmierer oft scherzhaft
	Damals waren Computer noch riesige SchrÃ¤nke voll Relais oder VakuumrÃ¶hren
	bevor die Verarbeitung weiter gehen konnte
	Wenn nur ein einziges Teil dieser komplizierten Maschinen ausfiel
	stand der ganze Computer still und der Fehler musste erst behoben werden
	die sich in den Computern herumtrieben und Teile beschÃ¤digten oder KurzschlÃ¼sse verursachten
	Angeblich waren des Ã¶fteren kleine KÃ¤fer (englisch bug) fÃ¼r die SchÃ¤den verantwortlich
	Deshalb bezeichnet man auch heute im Englischen noch Fehler in Programmen oder Hardware als Bug (Aussprache bagg) und das Suchen und Beheben der Fehler heiÃŸt Debugging
	die eingedeutschte Form Debuggen
	Diese angebliche Herkunft ist aber falsch; das Wort â€žBugâ€œ wurde in der gleichen Bedeutung bereits im 19
	Jahrhundert nachgewiesen; seine Herkunft gilt unter Etymologen bislang als ungeklÃ¤rt. Siehe auch: Moderne Legende Das Wort â€žBugâ€œ bezieht sich streng genommen auf Programmfehler
	Durch die Existenz sogenannter Bugreporting-Tools wie z
	BB
	ugzilla oder Mantis hat sich der Begriff aber verbreitertB
	ugs sind dann nicht mehr zwingend Programmfehler
	sondern kÃ¶nnen auch WÃ¼nsche (â€žRFEâ€œs) der Nutzer oder allgemeine VorgÃ¤nge seinE
	twa wird in sogenannten Metabugs alle im Rahmen des evolutionÃ¤ren Entwicklungmodells zu erledigenden Punkte erwÃ¤hntE
	in Bug ist dann ein Element einer Aufgabenliste fÃ¼r eine ProgrammversionM
	anche Open Source Projekte wie zB
	weil dieser Ausdruck treffender den Sachverhalt umschreibt. [Bearbeiten]
	OpenOffice sprechen deshalb lieber von â€žIssuesâ€œ
Literatur
	William E
	Jeff Rashka
	John Paul: Software automatisch testen
	Mitp-Verlag
	Perry: Software Testen
	ISBN 3826608879 Elfriede Dustin
	ISBN 3540676392 Cem Kaner
	Jack Falk
	Berlin
	November 2002
	Springer
	Hung Q
	Januar 2001
	ISBN 0471358460 [Bearbeiten]
	Juni 1999
	Nguyen: Testing Computer Software
	John Wiley & Sons
Weblinks
	The First Computer Bug (http://www.waterholes.com/~dennette/1996/hopper/bug.htm) http://www-aix.gsi.de/~giese/swr/index.html â€“ Ãœber die Auswirkungen grÃ¶ÃŸerer Softwarefehler en:Computer bug es:Error de software fi:Ohjelmointivirhe fr:Bogue he:×‘×?×’ hu:Kernel panic ja:ãƒ?ã‚° nl:Bug pl:Bug (programowanie) pt:Bug zh:ç¨‹åº?é”™è¯¯

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Allgemein

Arten von Programmfehlern

Vermeidung und Behebung von Programmfehlern

Zum Zeitpunkt der Planung

Zur Analysephase

Zur Designphase

Bei der Programmierung

Beim Testen

Fehlerfreiheit

Folgen von Programmfehlern

Das Wort â€žBugâ€œ

Literatur

Weblinks