Introduzione a Visual Studio Code (VSCode) e Debugging

Visual Studio Code (VSCode)

• Visual Studio Code (VSCode) è un editor di codice sorgente leggero, versatile, e multipiattaforma
• Estendibile attraverso un ecosistema di estensioni per vari linguaggi di programmazione e strumenti

VSCode: il concetto di workspace

• Il workspace è
  • una collezione di una o più cartelle aperte in una finestra (istanza di VSCode)
  • Tali cartelle sono visualizzate nella vista Explorer sulla sinistra
  • più un insieme di preferenze, configurazioni, stato, ed estensioni attive memorizzate in una cartella .vscode/
• Creazione di un workspace
  • File $\to$ Open Folder
• Aggiunta di cartella top-level a un workspace
  • File $\to$ Add Folder to Workspace..
• Salvataggio ed apertura di un workspace
  • Save $\to$ Workspace as… $\to$ name.code-workspace
  • File $\to$ Open Workspace from File

Utilizzo di VSCode: alcune note

• Varie scorciatoie da tastiera
• CTRL + SHIFT + P: command palette (a.k.a. “l’unico shortcut che veramente vi serve ricordare”)
• CTRL + SPACE: intellisense (autocompletamento)
• CTRL + S: salvataggio file corrente
• CTRL + PAGE / CTRL + PAGE : tab sorgente precedente/successivo
• CTRL + W: chiusura della tab corrente
• CTRL + F: cerca nel file corrente
• CTRL + H: sostituisci nel file corrente
• CTRL + SHIFT + F: cerca in tutti i file del workspace
• CTRL + SHIFT + H: sostituisci in tutti i file del workspace
• Apertura di un terminale: Terminal $\to$ New Terminal
• Sarà MOLTO UTILE
• Visualizzare/installare estensioni: File $\to$ Preferences $\to$ Extensions oppure CTRL + SHIFT + X

Importanza del debugging

Dato un software che non funziona correttamente, come intercettare l’errore?

• Per semplici esempi, finora, avete stampato a video il valore di variabili di interesse
  • E se ve ne fosse sfuggita una, l’avreste aggiunta, ricompilato, rilanciato

Su software complessi non scala!

• servono centinaia di stampe
• il flusso di controllo è troppo complesso per essere ricostruito tramite stampe
• alcuni valori possono comunque sfuggire
• è comodo fermare il software ad un certo punto e ispezionare il suo stato
  • nonché, eventualmente, modificarlo per testare al volo un comportamento alternativo

Esistono strumenti appositi che consentono di farlo, detti debugger!

Debugging in generale

Linguaggi compilati

I compilatori per programmi che vengono compilati nativamente (come C), tipicamente, possono emettere codice in una speciale modalità debug (nel caso di gcc, l’opzione -g o -ggdb).

Questo codice contiene informazioni aggiuntive che consentono di:

• mappare le istruzioni del programma compilato con le righe di codice sorgente corrispondenti
• memorizzare informazioni aggiuntive sulle variabili e sullo stato del programma
• sospendere l’esecuzione del programma in punti specifici

(il tutto, ovviamente, a prezzo di prestazioni inferiori e di un file eseguibile più grande)

I tool di debugging (come gdb) possono lanciare l’eseguibile così prodotto e sfruttare le informazioni.

Linguaggi interpretati

Nel caso degli interpreti (come Python, Ruby, Javascript, ecc.), il codice sorgente viene eseguito direttamente, dunque può essere l’interprete stesso a poter fornire informazioni di debugging, se eseguito con le opzioni opportune.

Linguaggi compilati in linguaggi intermedi e poi interpretati

Nei linguaggi che vengono compilati in un linguaggio intermedio (come Java o C#), entrambe le strategie precedenti sono possibili.

Si tende però a usarne una ibrida:

• Si codice in linguaggio intermedio che include informazioni sfruttabili per debug
  • Non serve ricompilare per debuggare
• L’interprete può utilizzarle se in modalità debug, oppure scartarle ottimizzando “al volo”

Debugging: meccanismi

1. Controllo di flusso

I debugger consentono di sospendere l’esecuzione del programma in punti specifici detti breakpoint.

I breakpoint possono essere condizionali (sospendono l’esecuzione solo se una certa condizione è vera).

• Fondamentale per programmi complessi!

Una volta raggiunto un breakpoint, è possibile:

• Continuare l’esecuzione passo-passo
  • Opzionalmente “entrando” nelle chiamate di metodo
• Continuare ritornando al chiamante
• Continuare fino al prossimo breakpoint

2. Ispezione

Una volta sospeso il flusso di controllo, il debugger consente di osservare:

1. La stacktrace (il “percorso” di chiamate di funzioni che ha portato all’istante corrente)
   • Tipicamente dando la possibilità di navigarla, cambiando lo scope
2. Il valore di tutte le variabili in scope (inclusi i campi)
3. Calcolare il valore di espressioni arbitrarie

3. Modifica

A flusso di esecuzione sospeso è anche possibile:

• modificare il valore di variabili e campi
• buttare via interi stackframe, in modo da ripartire con l’esecuzione di una funzione
  • In questo caso, attenzione a possibili side-effects, che non vengono cancellati…

Debugging in Java tramite VSCode

Nota: richiede l’estensione Debugger for Java

• Creazione di breakpoint (punti di rottura del flusso di controllo)
  • Click a sinistra del numero di linea di una riga di codice di interesse

Debugging in Java tramite VSCode

• Esecuzione di un’applicazione Java in “modalità debug”
  • Click destro su file java $\to$ Debug Java
  • Non è magico, aggancia un “agente” a Java, in modo da poter parlare direttamente con la JVM
    • e.g, eseguendo java con: -agentlib:jdwp=transport=dt_socket,server=y,suspend=n,address=1044 si ottiene un interprete che risponderà ai comandi del debugger sulla porta 1044

Debugging in Java tramite VSCode

• Controllo di flusso:

  • F10 Step Over o Run $\to$ Step Over
  • F11 Step Into
  • SHIFT + F11 Step Out
  • F5 Continue

• Ispezione del comportamento runtime

  • Variables: vista che mostra le variabili in scope e il loro valore
  • Watch: permette di valutare espressioni rispetto al contesto d’esecuzione corrente

Esercizi di oggi

Preparazione ambiente di lavoro

• Accedere al PC di laboratorio con le proprie credenziali istituzionali
• Accedere al sito del corso
• Scaricare il materiale dell’esercitazione odierna
• Spostare il file scaricato sul Desktop
• Decomprimere il file e aprire con Visual Studio Code la directory ottenuta (File $\to$ Open Folder…)
• Puntare il terminale alla directory con i sorgenti dell’esercitazione odierna

Appendice: richiami utili per gli esercizi del lab

A1 – Varianza

Formula per il calcolo della varianza

Sia $n$ il numero di elementi dell’array ed $x_i$ l’elemento all’indice $i$ dell’array, e $\mu$ la media dei valori del suddetto array. La varianza $\sigma^2$ può essere calcolata come:

$\sigma^2 = \frac{\displaystyle\sum_{i=0}^{n-1}(x_i - \mu)^2} {n}$

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