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1 Semantische Fehler Seminar im Grundstudium WS2002/2003: Testen und Analysieren von Software Referenten: Bernd Freigang und Dirk Simonis Betreuer: Prof.

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1 1 Semantische Fehler Seminar im Grundstudium WS2002/2003: Testen und Analysieren von Software Referenten: Bernd Freigang und Dirk Simonis Betreuer: Prof. em. Dr. H.-J. Hoffmann

2 2 Agenda Definition Problemstellung Prozesseinordnung Fehleranalyse Fehlerbehandlung

3 3 Definition (1) Typfehler (Datentypen) Überprüfung des Kontrollflusses (goto, break, etc.) Eindeutigkeitsprüfung (z.B. switch- Anweisung) Gültigkeitsprüfung (scope)

4 4 Definition (2) Auf Namen bezogene Prüfungen (PROCEDURE a;... END a;) Prüfung auf mathematische Korrektheit (z.B. Division durch 0) Ein Compiler heißt streng typisiert hin- sichtlich des Typsystems der Program- miersprache, wenn er garantieren kann, dass keine semantischen Typfehler mehr vorhanden sind.

5 5 Problemstellung Einige Fehler können erst zur Laufzeit ermittelt werden Erkennen des Gültigkeitsbereichs anhand des Syntaxbaums Falsche Ergebnisse, bei Berechnungen Intention des Programmierers nicht bekannt. –for(int i=0;i<10;i++); system.out.println(*); Fehleranalyse, gibt nur Fehlermeldung, aber keine Interpretation.

6 6 Prozesseinordnung (1) Während dem Compilieren (Statische Analyse) –Beim Aufbau des Syntaxbaums (Parsen) –In einem gesonderten Durchlauf nach dem Parsen Während der Ausführung (Dynamische Analyse) –Restliche Prüfung auf semantische Korrektheit, welche vom Compiler nicht gewährleistet werden kann.

7 7 Prozesseinordnung (2)

8 8 Fehleranalyse - statisch Bezeichnertabelle –Bezeichner Datentyp Operatortabelle –Datentyp1 und Datentyp2 mit Operator ergibt Datentyp3 Konvertierungstabelle –Datentyp kann in x-Datentypen konvertiert werden Syntaxbaum

9 9 Fehlerbehandlung - statisch OperatorLinker Datentyp Rechter Datentyp Ergebnis +INTEGER - * / > BOOLEAN

10 10 Fehleranalyse - statisch Beispiele für Semantikregeln: a) Namen dürfen nur einmal vereinbart werden. b) Namen, die in Zuweisungen auftreten, müssen vereinbart werden. c) Es gelte die vorher definierte Operatortabelle. d) Bei einer Zuweisung müssen der Name auf der linken Seite, und der Ausdruck auf der rechten Seite vom gleichen Typ sein.

11 11 Fehleranalyse - statisch VAR ADAM: INTEGER; VAR EVA: BOOLEAN; VAR ADAM: BOOLEAN; (* Zeile 3: Verstoß gegen Regel a *) VAR WERT: INTEGER; BEGIN EVA:=((EVA+WERT)*ADAM) > (WERX-500); (* Zeile 7 *) (* ^ Verstoß gegen Regel c *) (* ^ Verstoß gegen Regel b *) WERT:=EVA; (* Zeile 10: Verstoß gegen Regel d *) END

12 12 Fehleranalyse - statisch EVA:=((EVA+WERT)*ADAM) > (WERX-500); Zeile 7: linker Operand von "+" nicht INTEGER !! Zeile 7: WERX nicht deklariert !! EVA|EVA|WERT|+|ADAM|*|WERX|500|-|>|:=

13 13 Fehleranalyse - statisch EVA:=((EVA+WERT)*ADAM) > (WERX-500); Keine Fehlermeldung Zuweisung korrekt keine Fehlermeldung EVA|EVA|WERT|+|ADAM|*|WERX|500|-|>|:=

14 14 Fehleranalyse - statisch Datentypen werden zu Mengen zusammengefasst. Konvertierung von x in der Menge A zur Menge B, wenn A eine Teilmenge von B ist. int i = 10; float a= i;Konvertierung möglich int b = a;Warnung/Fehler

15 15 Fehleranalyse - statisch Kontrollflussanalyse durch: –Bezeichnertabelle –Bestimmung der konstanten Ziele Mathematische Korrektheitprüfung nur möglich bei konstanten Werten. –Prüfung aus unzulässige Berechnungen, wie z.B. Division durch 0. –Java gibt keine Fehlermeldung –C++ (g++-Compiler) gibt Warning

16 16 Fehleranalyse - dynamisch Analog zur statischen, nur Auswertung mit aktuellen Speicherwerten und –typen. Z.B: –Array von Zugriff über Integer i C++ findet solche Fehler nicht, aufgrund seiner Architektur Java wirft eine Exception –Division durch eine Variable –Sprungziele –Eindeutigkeitsprüfung bei switch-Anweisung

17 17 Fehlerbehandlung Typkonvertierung Veränderung des Syntaxbaums, z.B. bei doppelter Deklaration Auswertung des Fehlers mit exakter Fehlermeldung durch Einordnung in eine Fehlertabelle.

18 18 Fehlerbehandlung

19 19 Fehlerbehandlung - Filter Einordnung des Fehlers in Schweregrad –Warnung –Fehler –Fatal-Error Auch der Grad der Fehlermeldung wird eingeordnet. –Normal –Wortreich –Sehr Wortreich Der unterstützte Grad der Fehlermeldung hängt auch von der Programmiersprache ab.

20 20 FRAGEN???!


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