3.13 Mengevaluasi Debuging pada aplikasi sederhana 

A.     Mengevaluasi Debuging Pada Aplikasi Sederhana

Debugger atau perkakas pendebugadalah program komputer yang digunakan untuk menguji dan mendebug program lainnya (program target). Kode yang diujikan dijalankan pada sebuah instruction set simulator(ISS). Beberapa debugger menawarkan dua mode operasi, yaitu simulasi parsial atau penuh, untuk membatasi dampak.Kerusakan terjadi jika program tidak bisa melanjutkan secara normal karena adanya bug pemrograman. Misalnya: program mungkin akan mencoba menggunakan instruksi yang tidak tersedia pada CPU versi terbaru atau mencoba mengakses memori terproteksi. (WIKI, 2016)

B.     Debugging (pengertian)

DEBUGGING

Debugging adalah sebuah metode yang dilakukan oleh para pemrogram dan pengembang perangkat lunak untuk mencari dan mengurangi bug, atau kerusakan di dalam sebuah program komputer atau perangkat keras sehingga perangkat tersebut bekerja sesuai dengan harapan. Debugging cenderung lebih rumit ketika beberapa subsistem lainnya terikat dengan ketat dengannya, mengingat sebuah perubahan di satu sisi, mungkin dapat menyebabkan munculnya bug lain di dalam subsistem lainnya.
Bug dengan terjemahan langsung ke bahasa Indonesia adalah serangga atau kutu. Bugmerupakan suatu kesalahan desain pada suatu perangkat keras komputer atau perangkat lunak komputer yang menyebabkan peralatan atau program itu tidak berfungsi semestinya. Bugumumnya lebih umum dalam dunia perangkat lunak dibandingkan dengan perangkat keras.

Kenapa dinamakan bug?

Tahun 1945 sewaktu ukuran komputer masih sebesar kamar, pihak militer Amerika Serikat menggunakan komputer yang bernama “Mark 1”. Suatu hari komputer ini tidak berfungsi dengan semestinya, setelah komputer itu diperiksa ternyata ada suatu bagian perangkat keras di mana terdapat serangga yang tersangkut. Setelah serangga itu diangkat dari perangkat keras, komputer dapat berfungsi dengan baik. Maka sejak saat itu kata bug lekat dengan masalah-masalah pada komputer. Debugging adalah proses menghilangkan bugdari suatu program.
Pengujian perangkat lunak adalah proses yang dapat direncanakan dan ditentukan secara sistematis. Desain test case dapat dilakukan, strategi dapat ditentukan, dan hasil dapat dievaluasi berdasarkan harapan-harapan yang ditentukan sebelumnya.
Debugging terjadi sebagai akibat dari pengujian yang berhasil. Jika test case mengungkap kesalahan, maka debugging adalah proses yang menghasilkan penghilangan kesalahan. Perekayasa perangkat lunak yang mengevaluasi hasil suatu pengujian sering dihadapkan pada indikasi “simtomatis” dari suatu masalah pernagkat lunak, yaitu bahwa manisfestasi eksternaldari kesalahan dan penyebab internal kesalahan dapat tidak memiliki hubungan yang jelas satu dengan lainnya. Proses mental yang dipahami secara buruk yang menghubungkan sebuah symptom dengan suatu penyebab disebut debugging.
Proses Debugging
Debugging bukan merupakan pengujian, tetapi selalu terjadi sebagai bagian akibat dari pengujian. Proses debungging dimulai dengan eksekusi terhadap suatu test case. Hasilnya dinilai, dan ditemukan kurangnya hubungan antara harapan dan yang sesungguhnya. Dalam banyak kasus, data yang tidak berkaitan merupakan gejala dari suatu penyebab pokok tetapi masih tersembunyi, sehingga perlu ada koreksi kesalahan.
Proses debugging akan selalu memiliki salah satu dari dua hasil akhir berikut:

1. Penyebab akan ditemukan, dikoreksi, dan dihilangkan, atau
2. Penyebab tidak akan ditemukan.

Dalam kasus yang terakhir, orang yang melakukan debugging mungkin mencurigai suatu penyebab, mendesainsuatu test case untuk membantu kecurigaannya, dan bekerja untuk koreksi kesalahan dengan gaya yang iterative.
Beberapa karakteristik bug memberi kunci :

1. Gejala dan penyebab dapat jauh secara geografis, dimana gejala dapat muncul didalam satu bagian dari suatu program, sementara penyebab dapat ditempatkan pada suatu sisi yang terlepas jauh.
2. Gejala dapat hilang (kadang-kadang) ketika kesalahan yang lain dibetulkan.
3. Gejala dapat benar-benar disebabkan oleh sesuatu yang tidak salah (misalnya pembulatan yang tidak akurat).
4. Simpton dapat disebabkan oleh kesalahan manusia yang tidak dapat dengan mudah ditelusuri.
5. Gejala dapat merupakan hasil dari masalah timing, dan bukan dari masalah pemrosesan.
6. Mungkin sulit untuk mereproduksi kondisi input secara akurat (misalnya aplikasi real time dimana pengurutan input tidak ditentukan).
7. Gejala dapat sebentar-sebentar. Hal ini sangat umum pada system yang embedded yang merangkai perangkat lunak dan perangkat keras yang tidak mungkin dilepaskan.
8. Gejala dapat berhubungan dengan penyebab yang didistribusikan melewati sejumlah tugas yang bekerja pada prosesor yang berbeda.

Selama debugging, kita menemukan kesalahan-kesalahan mulai dari gangguan yang halus (missal format output yang tidak betul) sampai katrastropis (misalnya kegagalan system yang menyebabkan kerusakan fisik atau ekonomis).
Sebagai akibat dari peningkatan keslahan, jumlah tekanan untuk menemukan kesalahan juga bertambah. Sering kali tekanan memaksa seorang pengembang perangkat lunak untuk membetulkan keslahan dan pada saat yang sama memunculkan lagi dua kesalahan baru.
Pertimbangan Psikologis
Sayangnya muncul banyak bukti bahwa kekuatan debugging adalah sifat bawaan manusia. Banyak orang yang cakap dalam hal ini, sementara banyak juga yang tidak. Menanggapi aspek manusia dari debugging. Shneiderman [SHN80] menyatakan :
Debugging merupakan salah satu dari berbagai bagian pemrograman yang membuat lebih frustasi. Debugging memiliki elemen pemecahan masalah atau pengganggu otak, yang bersama dengan penghindaran kesadaran bahwa Anda melakukan suatu kesalahan. Kekhawatiran yang meningkat dan keengganan untuk menerima, kesalahan akan meningkatkan kesulitan tugas. Sayangnya, ada keluhan yang sangat mendalam mengenai pembebasan dan pengurangan ketegangan ketika pada akhirnya bug ……… dikoreksi.
Meskipun mungkin sulit untuk mempelajari debugging, sejumlah pendekatan terhadap masalah tersebut dapat diusulkan. Kita akan melihat dalam sub bab selanjutnya.
Pendekatan-pendekatan Debugging
Tanpa memperhatikan pendekatan yang diambil, debugging memiliki satu sasaran yang diabaikan, untuk menemukan dan mengkoreksi penyebab kesalahan perangkat lunak. Sasaran tersebut direalisasi dengan suatu kombinasi evaluasi yang sistematis, intuisi, dan keberuntungan.
Bradley (BRA85) menggambarkan pendekatan Debugging dengan cara berikut :
Debugging adalah sebuah aplikasi langsung dari metodekeilmuan yang telah dikembangkan selama 2500 tahun. Dasar dari debugging adalah meletakkan sumber-sumber masalah (penyebab) dengan partisi biner melalui hipotesis kerja yang memperkirakan nilai-nilai baru yang akan diuji.
Ambillah contoh non-perangkat lunak sederhana, yaitu :
Lampu dirumah saya tidak bekerja. Bila tidak ada yang bekerja didalam rumah itu, penyebabnya tentu pada pemutus rangkaian utama atau sebab dari luar. Saya melihat sekeliling untuk melihat apakah lampu para tetangga juga mati. Saya memasukkan lampu yang dicurigai kedalam soket yang bekerja dan menyelidiki lampu rangkaian yang dicurigai. Begitulah berbagai pilihan hipotesa dan pengujian.
Secara umum, tiga kategoti pendekatan debugging dapat diusulkan (MYE79) :

1. 1. Gaya yang kasar (Brute force)

Kategori debugging brute force mungkin merupakan yang paling umum dan metode yang paling efisien untuk mengisolasi penyebab kesalahan perangkat lunak. Kita mengaplikasikan metode debugging brute forcebila semua yang lain telah gagal. Dengan menggunakan filosofi ”biarkan komputer menemukan kesalahan”, tempat sampah memori dipakai, penelusuran runtime dilakukan, dan program dibebani dengan statemen WRITE. Kita mengharapkan bahwa dimanapun didalam rawa informasi yang diproduksi, kita akan menemukan suatu kunci yang akan membawa kita kepada penyebab kesalahan. Meskipun banyaknya informasi yang dihasilkan pada akhirnya akan membawa kita meraih sukses, lebih sering dia menyebabkan kita menghambur-hamburkan usaha dan waktu. Kita harus memikirkannya terlebih dahulu.

1. 2. Penelusuran balik (backtracking)

Backtracking adalah pendekatan debugging yang sangat umum yang dapat digunakan secara sukses didalam program yang kecil. Mulai pada sisi dimana suatu gejala diungkap, kode sumber ditelusuri balik (secara manual) samapai sisi penyebab ditemukan. Sayangnya, bila jumlah baris sumber bertambah, maka jumlah jalur balik potensial dapat sangat banyak.

1. 3. Eliminasi penyebab

Cause elimination dimanisfestasikan oleh induksi atau deduksi serta mengawali konsep partisi biner. Data yang berhubungan dengan kejadian kesalahan dikumpulkan untuk mengisolasi penyebab potensial. Hipotesis penyebab dibuat dan data digunakan untuk membuktikan penolakan hipotesis tersebut. Sebagai alternatif, daftar semua penyebab yang mungkin dikembangkan dan dilakukan pengujian untuk mengeliminasi masing-masing kesalahan. Jika pengujian awal menunjukkan bahwa suatu hipotesis penyebab memberikan gambaran hasil yang jelas, maka data itu disaring sebagai usaha untuk mengisolasi bug.
Masing-masing pendekatan debugging tersebut dapat ditambah dengan piranti debugging. Kita dapat mengaplikasikan berbagai kompiler debugging yang luas, bantuan debugging yang dinamis (tracer), generator test case, ruang sisa memori dan peta cross-reference. Namun piranti bukanlah pengganti bagi evaluasi yang berhati-hati yang didasarkan atas dokumen desain perangkat lunak yang lengkap dan kode sumber yang jelas.
Sekali bug ditemukan, bug harus dibetulkan. Tetapi seperti telah kita catat, koreksi terhadap suatu bug dapat memunculkan kesalahan lain sehingga lebih banyak merugikan daripada menguntungkan.
Van Vleck (FAN89) mengusulkan tiga pertanyaan sederhana yang harus diajukan kepada perekayasa perangkat lunak sebelum melakukan koreksi yang menghilangkan penyebab suatu bug, yaitu :

1. 1. Apakah penyebab bug direproduksi didalam bagian lain program tersebut?

Dalam berbagai situasi, kesalahan program disebabkan oleh sebuah contoh logika yang keliru yang dapat dibuat ulang ditempat lain. Pertimbangan eksplisit dari contoh logika tersebut akan menghasilkan penemuan kesalahan yang lain.

1. 2. Apa ”bug selanjutnya,” yang akan dimunculkan oleh perbaikan yang akan dibuat?

Sebelum koreksi dibuat, kode sumber (atau lebih baik,desain) harus dievaluasi untuk memperkirakan pemasangan logika dan struktur data. Bila koreksi akan dilakukan pada bagian program yang akan dirangkai, maka harus ada perhatian khusus bila banyak perubahan dilakukan.

1. 3. Apa yang dapat kita lakukan untuk menghindari bug ini didalam tempat pertama?

Pertanyaan ini merupakan langkah pertama untuk membangun pendekatan jaminan kualitas perangkat lunak statistik. Bila kita mengkoreksi proses dan produk, bug akan dihilangkan dari program yang ada dan dapat dieliminasi dari semua program selanjutnya. (REVOLUTIONER, 2009)

   C. Teknik Debugging Dalam Membuat Program

    Istilah debugging dalam programming, artinya adalah mencari kesalahan algoritma dalam program yang sedang dibuat. Lho… bagaimana kita tahu ada algoritma yang salah? Algoritma yang salah ini akan mengakibatkan hasil atau output yang salah atau tidak seperti yang diharapkan. Istilah kesalahan ini sering disebut ‘algoritmic error’.

Contoh sederhana dari algoritmic error ini adalah, misalkan kita akan membuat program untuk menjumlahkan dua buah bilangan bulat, katakanlah A dan B. Dan program yang dibuat adalah sebagai berikut (dalam Pascal):

program jumlahkan;
var a, b, hasil : integer;
begin
  write('Masukkan nilai A : ');
  readln(a);
  write('Masukkan nilai B : ');
  readln(b);
  hasil := a - b;
  write('Hasil penjumlahannya adalah : ',hasil);
end.

Apabila kita jalankan program di atas atau kita compile, maka tidak akan ada error yang muncul, dalam hal ini syntax error (error yang terkait dengan aturan penulisan program). Namun ketika dijalankan, dan misalkan kita masukkan nilai A = 5 dan B = 4, maka hasil yang muncul adalah 1 (bukannya 9). Nah… inilah yang dimaksud dengan algoritmic error, atau error yang disebabkan kesalahan dalam langkah penyelesaian masalah.

Contoh sederhana lain, tapi hal ini tidak ada kaitannya dengan program, yaitu tentang algoritma merebus mie instan wah jadi laper nih…

Misalkan, diberikan algoritma untuk merebus mie instan sbb:

1. Buka bungkus mie
2. Siapkan panci dan taruh panci di atas kompor
3. Masukkan mie ke dalam panci
4. Nyalakan api kompor kira-kira 3 menit
5. Masukkan air mentah 2 gelas
6. Matikan kompor
7. Taruh mie ke dalam mangkuk

Nah… bagaimana pendapat Anda tentang algoritma di atas? Ya… kita akan tetap mendapatkan output dari proses merebus mie, tapi tidak sesuai yang diharapkan, yaitu mienya gosong dan airnya masih mentah Mengapa demikian? ya… hal ini karena ada langkah yang salah dalam merebus mie. Inilah contoh algoritmic error.

So… saya harap Anda sudah tahu maksud algoritmic error. Sekarang, bila Anda mendapatkan program yang Anda buat mengalami algoritmic error, apa yang harus dilakukan? Ya… langkah satu-satunya adalah mencari letak proses yang salah dalam algoritmanya. Nah… proses pencarian ini dinamakan debugging.

Mengapa disebut debugging? Konon istilah tersebut muncul karena si penemu kata ini pada waktu itu juga sedang mencari kesalahan program, namun saking jengkelnya karena gak ketemu-ketemu, trus dia menyebutnya si ‘kutu’ atau ‘bug’. Kemudian istilah mencari si kutu program ini, sering disebut ‘debugging’.

Kalau kita mendapati syntax error, maka dapat dengan mudah dan cepat kita akan menemukannya. Hal ini karena biasanya akan muncul warning adanya penulisan yang salah dan biasanya akan disertai dengan nomor baris yang salah tersebut. Nah… kalau algoritmic error, proses pencariannya tidak mudah.

So… bagi para mahasiswaku atau pengunjung setia blog ini, bila program Anda dicompile tidak ada error, jangan bersenang-senang dahulu, karena tujuan proses compile itu hanya mencari ada tidaknya syntax error. Siapa tahu program Anda menyimpan si kutu 

OK… kita kembali ke laptop, eh salah… kembali ke teknik debugging 

Trus… sekarang bagaimana langkah debugging, bila program sudah jadi namun hasilnya salah? Ya… untuk proses ini, Anda harus mengeceknya step by step sesuai alur algoritma program yang Anda buat. Bagaimana cara mengeceknya? Kalau saya pribadi, atau yang sering saya lakukan adalah menampilkan output di setiap proses. Sedangkan proses setelah bagian yang sedang saya cek tersebut, saya nonaktifkan atau saya buat menjadi komentar.

Perhatikan contoh berikut ini. Contoh ini baru saja saya gunakan untuk menjelaskan teknik debugging ketika perkuliahan.

program cariKombinasi;
var n, m : integer;
   kombinasi : real;

function faktorial(x : integer) : real;
var i : integer;
   hasil : real;
begin
  hasil := 1;
  for i:=1 to x do
  begin
    hasil := hasil * i;
  end;
  faktorial := hasil;
end;

begin
  n := 3;
  m := 2;
  kombinasi := faktorial(n)/faktorial(n-m)*faktorial(m);
  write(kombinasi);
end.

Program di atas dibuat dengan tujuan untuk mencari hasil dari kombinasi n, m atau C(n, m). Dari contoh di atas, dipilih n = 3 dan m = 2. Menurut perhitungan kita, hasil yang benar dari kombinasi tersebut adalah 3. Namun apa yang terjadi bila program di atas dijalankan? Ya… dari sisi syntax error tidak ada, namun hasilnya adalah 12. Tentu hal ini salah.

Lantas… bagaimana mengetahui letak kesalahannya? Ya… untuk melakukan hal ini, kita harus mengecek terlebih dahulu apakah function faktorial() sudah berfungsi dengan baik atau belum. Untuk mengeceknya, ya… kita tambahkan saja perintah write(faktorial(n));

begin
  n := 3;
  m := 2;
  write(faktorial(n));
  { kombinasi := faktorial(n)/faktorial(n-m)*faktorial(m);
  write(kombinasi);}
end.

Oya… untuk baris perintah setelah write(faktorial(n)) ini hendaknya kita jadikan komentar dahulu supaya tidak ada interfensi dalam proses. Apabila dijalankan, maka akan muncul output 6. Ya… hasil ini benar karena kita menampilkan n! atau dalam hal ini 3!. Sehingga function faktorial() tidak ada masalah dan berfungsi dengan baik.

Selanjutnya akan kita cek untuk menghitung kombinasinya sendiri atau pada baris

kombinasi := faktorial(n)/faktorial(n-m)*faktorial(m);

Satu-satunya kemungkinan salah adalah di sini, karena proses inilah yang dilakukan tepat sebelum ditampilkan outputnya. Apabila kita perhatikan dengan benar, maka ada bagian yang salah yaitu pada pembagian. Ingat rumus mencari C(n, m). Rumus yang benar haruslah

kombinasi := faktorial(n)/(faktorial(n-m)*faktorial(m));

sehingga baris programnya menjadi

begin
  n := 3;
  m := 2;
  kombinasi := faktorial(n)/(faktorial(n-m)*faktorial(m));
  write(kombinasi);
end.

Nah… setelah diperbaiki, barulah program di atas akan menghasilkan output yang benar yaitu 3.

Sehingga kesimpulan dari teknik debug ini adalah ceklah output untuk setiap langkah proses dengan menampilkannya ke layar. Untuk menghindari interfensi dari baris program yang lain, hendaknya baris program di bawahnya atau selanjutnya, dibuat komentar (jangan dihapus) terlebih dahulu. Teknik ini bisa diterapkan untuk bahasa pemrograman yang lain.