Definition „Debugging Tool“ Was ist ein Debugger?

Der Debugger ist aus der modernen Software-Entwicklung nicht mehr wegzudenken: Er hilft dem Programmierer bei der Fehlersuche im Quellcode und erlaubt es, das Programm zur Laufzeit Schritt für Schritt zu untersuchen und dessen Ablauf zu steuern.

Selbst bei größter Sorgfalt schleichen sich beim Programmieren immer wieder Fehler in den Code ein. Mal handelt es sich um einen ungültigen Speicherzugriff, mal stimmt der Inhalt einer Variable zu einem bestimmten Zeitpunkt nicht. In einem kleinen, überschaubaren Projekt und mit genug Zeit lassen sich Bugs eventuell noch von Hand finden.

Ein komplexes Softwareprojekt kann allerdings weit mehr als eine Million Zeilen Code erreichen – der Gedanke, hier jeden noch so unscheinbaren Bug ohne maschinelle Unterstützung zu entdecken, grenzt an Wahnsinn. Erfreulicherweise gibt es ein Hilfsmittel, das Entwickler bei der Fehlersuche unterstützt: Mit dem Debugger lässt sich ein Projekt während der Laufzeit detailliert steuern und inspizieren.

Debugger unterstützen bei der Fehlersuche

In der Software-Entwicklung ist der Debugger ein essenzielles Werkzeug, das bei der Diagnose und Behebung solcher Software- und Programmierfehler hilft. Der Begriff leitet sich folgerichtig vom englischen Wort „Bug“ für Software-Fehler ab.

Sehr allgemein gesagt ist ein Debugger ein Werkzeug, das sich in einen laufenden Prozess einklinkt. So kann es beispielsweise bestimmte Vorgänge im Inneren des beobachten, zum Beispiel die Inhalte von Variablen, Speichern und Registern. Zudem können Debugger Fehlermeldungen während der Laufzeit abfangen und dem Entwickler mitteilen.

Ohne den Debugger wüsste man lediglich, dass etwas nicht so läuft wie es sollte. Bestenfalls hätte man eine dunkle Ahnung, was das Problem verursachen könnte, und könnte die entsprechenden Stellen untersuchen. Schlimmstenfalls wurde eine Klammer falsch gesetzt oder der falsche logische Operator verwendet und man müsste Stunden damit verbringen, den Code akribisch Zeichen für Zeichen zu untersuchen.

Moderne Debugger finden nicht nur Fehler im Code, sondern informieren den Entwickler auch im Detail über die Art des Fehlers und – wenn möglich – den Ort des Geschehens. Man weiß also in den meisten Fällen relativ genau, in welcher Zeile welches Problem auftritt und kann gezielt nachforschen.

Schritt für Schritt durch den Code

Eine weitere Funktion von Debuggern ist das Steuern des Programmablaufs. Bevor der Entwickler mit dem Debugging beginnt, kann er Stellen im Code definieren, an denen die Ausführung der Software pausieren soll: Breakpoints oder Haltepunkte.

Einerseits kann der Entwickler nun den genauen Zustand der Software zu diesem Zeitpunkt untersuchen. Er erhält zum Beispiel Einblick in alle Variablen und kann so prüfen, ob die erwarteten Werte vorliegen. Andererseits kann er das Programm ab dem Haltepunkt Schritt für Schritt abspielen und so exakt beobachten, was geschieht. Es wird ersichtlich, wie und wann sich die Werte einzelner Variablen verändern.

Darüber hinaus lässt sich live mitverfolgen, wie genau der Code durchlaufen wird, also in welcher Reihenfolge die einzelnen Anweisungen aufgerufen und verarbeitet werden. Diese detaillierte Analyse trägt dazu bei, die Vorgänge besser zu verstehen und so selbst komplexe Fehler zu lösen. Teils ist es auch möglich, zu vorherigen Schritten zurückzuspringen und das Programm von dort aus erneut ablaufen zu lassen.

Bedingte Haltepunkte für präzise Analysen

Haltepunkte müssen nicht allgemeingültig sein. Viele Debugger bieten die Möglichkeit, einen Breakpoint mit Bedingungen auszustatten. So kann erreicht werden, dass das Programm nur in einer vordefinierten Situation anhält. Beispiel: Erst beim 32. Durchlauf einer Schleife tritt ein Fehler auf; statt also 31 ereignislose Wiederholungen schrittweise zu durchlaufen, lässt man das Programm direkt vor der sehenswerten Iteration anhalten und kann umgehend in den Fehlerfall einsteigen.

Software zur Laufzeit manipulieren

Außerdem können viele Debugger im laufenden Betrieb bestimmte Werte vortäuschen, um das Verhalten des Programms beispielsweise mit veränderten Variablen beobachten zu können. Ebenso gibt es Debugger, die Änderungen am Quellcode während der Laufzeit verarbeiten können. Das bedeutet, dass das Programm nicht angehalten und neu gestartet werden muss, um die Auswirkung einer veränderten Zeile Code zu beobachten. Stattdessen kann der Programmablauf per Debugger pausiert werden, während man die Änderungen vornimmt.

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