دليل شامل لتصون: من الأساسيات إلى الأدوات

1. ما هو تصحيح الأخطاء؟

تصحيح الأخطاء هو عملية العثور على الأخطاء (العيوب) وإصلاحها في برنامج. إنه ضروري لأي برنامج، ليس فقط بايثون. تُحسّن مهارات تصحيح الأخطاء جودة البرنامج وموثوقيته وتُشكّل الأساس لتطوير فعال.

هدف تصحيح الأخطاء

الهدف من تصحيح الأخطاء هو تحديد المشكلات الخفية في الشيفرة وإصلاحها. في النهاية، يهدف إلى تشغيل البرنامج بدقة وكفاءة.

الأنواع الشائعة للأخطاء في بايثون

دعونا نلقي نظرة على الأنواع الشائعة للأخ مع أسبابها وحلولها.

• SyntaxError : خطأ في الصياغة. يحدث عندما تكون قواعد الشيفرة غير صحيحة، مثل وجود خطأ إملائي في الرمتين.
• TypeError : خطأ ناتج عن عدم توافق الأنواع. على سبيل المثال، محاولة جمع عدد صحيح مع سلسلة نصية يسبب هذا الخطأ.
• NameError : يحدث عندما يتم استدعاء متغيّر أو دالة غير معرفة. يمكن أن يحدث أيضاً بسبب الأخطاء الإملائية.
• IndexError : يحدث عندما تحاول الوصول إلى فهرس خارج حدود القائمة أو الـ tuple.
• ValueError : يُرفع عندما يتم تمرير قيمة غير مناسبة إلى دالة أو طريقة.

فهم هذه الأخطاء ومعالجتها بشكل صحيح هو الخطوة الأولى في تصحيح الأخطاء.

2. تقنيات تصحيح الأخطاء في بايثون

يدعم بايثون مجموعة متنوعة من أساليب تصحيح الأخطاء. سنشرح أدناه أكثر الأساليب شيوعاً.

تصحيح الأخطاء باستخدام عبارات الطباعة

أبسط وأيسر طريقة هي استخدام عبارات print. يمكنك عرض قيمة متغيّرات معينة أو تقدم التنفيذ في وحدة التحكم.

مثال

def add_numbers(a, b):
    result = a + b
    print(f"Debug: result = {result}")  # Debug print statement
    return result

add_numbers(2, 3)

المزايا والقيود

• المزايا : لا تحتاج إلى إعداد أو تحضير، ويمكن استخدامها فوراً في أي مكان.
• القيود : الإفراط في استخدام عبارات print يقلل من قابلية قراءة الشيفرة، مما يجعلها غير مناسبة للأخطاء المعقّدة.

استخدام وحدة pdb

باستخدام pdb، أداة تصحيح الأخطاء المدمجة في بايثون، يمكنك إيقاف تنفيذيفرة وفحص تدفق التنفيذ بالتفصيل.

الاستخدام الأساسي

1. تحديد نقطة توقف : استخدم pdb.set_trace() لتحديد نقطة توقف على السطر الذي تريد تصحيح أخطائه.
2. تشغيل : عندما تشغّل السكريبت، سيتوقف عند نقطة التوقف المحددة.
3. إدخال الأوامر : استخدم الأوامر التالية لمتابعة عملية التصحيح.

الأوامر الأساسية

• n الانتقال إلى السطر التالي (step over)
• s : الدخول داخل دالة (step in)
• c : الاستمرار حتى نقطة التوقف التالية أو نهاية البرنامج
• `p قيم المتغيّر

import pdb

def calculate_total(a, b):
    pdb.set_trace()  # Pause here
    result = a + b
    return result

calculate_total(5, 3)

تص الأخطاء باستخدام بيئة تطوير متكاملة (IDE)

توفر بياملة (IDEs) لبايثون ميزات تصحيح أخطاء أكثر ملاءمة. Visual Studio Code و PyCharm، على وجه الخصوص، تحظيان بشعبية بين مطوري بايثون.

ميزات تصحيح الأخطاء في Visual Studio Code

1. تحديد نقطة توقف : انقر على السطر الذي تريد تصحيح أخطائه لتحديد نقطة توقف.
2. بدء التصحيح : اختر تشغيل → بدء التصحيح.

3. فحص المتغيّرات : يمكنك مشاهدة قيم المتغيّرات أثناء تشغيل البرنامج الأخطاء في PyCharm

4. تحديد نقطة توقف : حدد نقطة توقف على السطر الذي تريد تصحيح أخطائه.

5. التشغيل في وضع التصحيح : انقر على زر Debug في أعلى اليمين.
6. المراقبة في الوقت الحقيقي : يمكنك مراقبة قيم المتغيّرات وحالات الكائنات في الوقت الفعلي.

3. نصائح لتصحيح الأخطاء بفعالية

سنقدّم نصائح وأساليب لجعل عملية تصحيح الأخطاء أكثر كفاءة.

كيفية قراءة واستخدام رسائل الأخطاء

تظهر رسائل الأخطاء في بايثون نوع الخطأ ومكان حدوثه. تفسير الرسالة بدقة يؤدي إلى حل المشكلة بسرعة أكبر.

الاستفادة من التسجيل (Logging)

التسجيل هو نهج أكثر ملاءمة لتصحيح الأخطاء مقارنةً ب وحدة ` تسجيل الأحداث والأخطاء التي تحدث أثناء تنفيذ الشيفرة.

import logging

logging.basicConfig(level=logging.DEBUG)

def divide(a, b):
    logging.debug(f"Divide function called with a = {a}, b = {b}")
    if b == 0:
        logging.error("Division by zero!")
        return None
    return a / b

divide(10, 0)

التسجيل مفيد ليس فقط أثناء التطوير بل أيضًا لتتبع المشكلات في بيئة الإنتاج.

تقديم اختبارات الوحدة

تساعد اختبارات الوحدة في منع الأخطاء التي قد تنشأ نتيجة تغييرات الكود. أدناه مثال يستخدم وحدة unittest.

import unittest

def add_numbers(a, b):
    return a + b

class TestAddNumbers(unittest.TestCase):
    def test_add_positive(self):
        self.assertEqual(add_numbers(2, 3), 5)

    def test_add_negative(self):
        self.assertEqual(add_numbers(-2, -3), -5)

if __name__ == '__main__':
    unittest.main()

توثيق خطوات إعادة إنتاج الخطأ

إذا كنت قادرًا على إعادة إنتاج الخطأ، يصبح تحديد سببه أسهل. كلما كان الخطأ قابلًا لإعادة الإنتاج أكثر، كلما أسرعت في التعرف على السبب، وأصبح من الأسهل اكتشاف أخطاء مماثلة.

4. مقدمة عن أدوات التصحيح

هنا، نقدم أدوات تصحيح مفيدة للغة بايثون.

وحدة pdb

pdb هي أداة تصحيح مدمجة. تتيح تعيين نقاط التوقف باستخدام set_trace().

Visual Studio Code

إنه بيئة تطوير متكاملة مجانية تتميز بميزات تصحيح بايثون غنية. وبما أنه يمكن تشغيله عبر واجهة رسومية، يمكن للمبتدئين تصحيح الكود بسهولة.

الميزات

• تعيين نقاط التوقف
• مراقبة المتغيرات في الوقت الفعلي
• تنفيذ خطوة بخطوة

PyCharm

بيئة تطوير متكاملة مخصصة للبايثون مع ميزات تصحيح شاملة. مثالية للمشاريع الكبيرة وتطوير الفرق.

الميزات

• خيارات تصحيح قوية
• مراقبة المتغيرات في الوقت الفعلي
• عمليات مفصلة باستخدام نقاط التوقف

وحدة التسجيل (logging)

logging يمكنه التقاط سجلات تنفيذ مفصلة وهو مفيد بشكل خاص لتسجيل سجلات الأخطاء. يمكن أيضًا استخدامه لتتبع المشكلات أثناء التطوير والتشغيل.

5. أفضل ممارسات التصحيح

إليك أفضل الممارسات لتبسيط عملية التصحيح وتحسين جودة الكود.

تحسين قابلية قراءة الكود

استخدام أسماء متغيرات ودوال واضحة يجعل الكود أسهل للقراءة ويجعل عملية التصحيح أبسط.

الاستفادة من نظام التحكم في الإصدارات

استخدم أدوات مثل Git لإدارة تاريخ الكود وتبسيط تتبع أسباب الأخطاء.

ممارسة التطوير القائم على الاختبار (TDD)

كتابة الاختبارات أولاً يقلل من حدوث الأخطاء ويقلل من جهد التصحيح.

إجراء مراجعات الكود

مراجعة الكود مع مطورين آخرين تساعد في اكتشاف الأخطاء المخفية وتحسين التصميم.

استخدام أدوات تتبع الأخطاء

أدوات مثل Jira أو GitHub Issues تتيح لك إدارة الأخطاء، ومنع تكرارها، ومراقبة حالة الإصلاح.

6. الخلاصة

تصحيح بايثون ليس مجرد إصلاح الأخطاء؛ بل يؤدي أيضًا إلى تحسين جودة البرنامج بشكل عام. استخدم الأساليب وأفضل الممارسات التي تم تقديمها في هذه المقالة لتصحيح الكود بفعالية. من خلال اعتماد أدوات وتقنيات التصحيح المناسبة، يصبح العمل التطويري أكثر كفاءة، ويمكن اكتشاف الأخطاء وإصلاحها بسرعة. تحسين مهاراتك في التصحيح يزيد أيضًا من موثوقية البرنامج ويعد خطوة نحو نجاح المشروع على المدى الطويل.