5 lỗi phần mềm phổ biến và cách tránh chúng

Có nhiều lý do dẫn đến lỗi trong phần mềm , chẳng hạn như sự giám sát trong quy trình thử nghiệm, giao tiếp sai, tài liệu kém và hạn chế về thời gian. Vấn đề về lỗi phần mềm là chúng có thể khác nhau về mức độ nghiêm trọng và tác động. Trong khi một số lỗi có thể nhỏ và dễ giải quyết, những lỗi khác có thể dẫn đến các vấn đề lớn, chẳng hạn như sự cố hệ thống, bảo mật bị xâm phạm, mất dữ liệu và trải nghiệm người dùng tiêu cực . Ví dụ, cho đến nay vào năm 2024, chi phí trung bình toàn cầu cho một vụ vi phạm dữ liệu đã đạt 4,88 triệu đô la , tăng 10% so với năm trước. Do đó, điều cần thiết là phát hiện và giải quyết lỗi ngay từ đầu vòng đời phát triển phần mềm để đảm bảo cung cấp phần mềm chất lượng cao .

Trong bài viết này, chúng tôi sẽ phân tích 5 lỗi phần mềm phổ biến nhất và chia sẻ một số mẹo giúp bạn ngăn ngừa chúng để đảm bảo độ tin cậy và hiệu suất của sản phẩm phần mềm. 

1. Lỗi cú pháp

Lỗi cú pháp xảy ra khi cấu trúc mã không khớp với các quy tắc của ngôn ngữ lập trình. Những lỗi này ngăn chương trình được phân tích đúng cách và dẫn đến không tuân thủ. Thông thường, lỗi cú pháp được phát hiện trong giai đoạn biên dịch hoặc dịch, trước khi chương trình chạy. Chúng có thể do nhiều vấn đề khác nhau gây ra như:

• Dấu câu bị thiếu hoặc đặt sai chỗ. Bao gồm dấu chấm phẩy, dấu phẩy hoặc dấu ngoặc đơn bị thiếu hoặc đặt sai chỗ.
• Từ khóa hoặc lệnh không chính xác. Điều này đề cập đến việc sử dụng từ khóa ngôn ngữ không chính xác hoặc viết sai chính tả.
• Sử dụng cấu trúc ngôn ngữ không đúng cách. Điều này liên quan đến việc sử dụng cấu trúc không đúng hoặc vi phạm các quy tắc cú pháp cụ thể của ngôn ngữ.
• Thứ tự các câu lệnh sai. Điều này có nghĩa là các câu lệnh trong một chương trình được sắp xếp không chính xác hoặc theo trình tự không đạt được logic hoặc chức năng mong muốn.

Ví dụ:

if x > 10
print("x is greater than 10"

Lỗi : Thiếu dấu “:” sau câu lệnh if.

  File "<string>", line 1
    if x > 10
            ^
 SyntaxError: invalid syntax

Cách tránh lỗi cú pháp:

• Đọc thông báo lỗi. Trình biên dịch và trình thông dịch đưa ra thông báo lỗi cho biết vị trí và loại lỗi cú pháp. Nếu bạn không hiểu, chỉ cần cố gắng tìm lời giải thích trong các tài nguyên, chẳng hạn như Stack Overflow .
• Sử dụng môi trường phát triển tích hợp (IDE) hoặc plugin/phần mở rộng cho trình soạn thảo mã. Hầu hết các IDE hiện đại đều làm nổi bật lỗi cú pháp theo thời gian thực, giúp bạn xác định và sửa lỗi sớm.
• Kiểm tra các quy tắc cú pháp ngôn ngữ. Tham khảo tài liệu hoặc hướng dẫn để biết cú pháp ngôn ngữ chính xác. 

2. Lỗi logic

Lỗi logic là một loại lỗi lập trình trong đó chương trình chạy nhưng tạo ra kết quả không chính xác. Không giống như lỗi cú pháp, lỗi logic thường không khiến chương trình bị sập mà thay vào đó dẫn đến hành vi sai hoặc không mong muốn. Điều này khiến chúng khó xác định vị trí và gỡ lỗi hơn. Lỗi logic có thể do nhiều vấn đề khác nhau gây ra, chẳng hạn như:

• Điều kiện không đúng. Sử dụng sai toán tử quan hệ (ví dụ: sử dụng >= thay vì >).
• Vòng lặp bị lỗi. Tạo vòng lặp vô hạn do điều kiện kết thúc không chính xác.
• Tính toán sai. Lỗi trong phép tính toán học do công thức hoặc thứ tự thực hiện phép tính không đúng.
• Gọi hoặc trả về hàm không đúng. Gọi hàm sai hoặc trả về giá trị không đúng.

Ví dụ:

x = 1

while (x < 10):
    print(x)

Lỗi : Không cập nhật được x trước/sau print(x), do đó xuất hiện vòng lặp vô hạn.

Vì đây là vấn đề logic (không phải lỗi cú pháp) nên Python sẽ không tạo ra thông báo lỗi cụ thể nào, nhưng vòng lặp sẽ chạy vô thời hạn cho đến khi dừng thủ công, thường là bằng cách ngắt bàn phím (như nhấn Ctrl+C).

Cách tránh lỗi logic:

• Thực hiện đánh giá mã để phát hiện lỗi logic mà nhà phát triển ban đầu có thể bỏ sót. Đánh giá ngang hàng là quá trình đánh giá công việc của một hoặc nhiều người có chuyên môn tương tự.
• Thực hiện kiểm thử đơn vị để xác thực rằng các thành phần riêng lẻ trong mã của bạn hoạt động như mong đợi. Kiểm thử đơn vị là hoạt động đánh giá đoạn mã độc lập nhỏ nhất – nó sẽ giúp tìm ra các mô-đun, nơi xảy ra lỗi logic.
• Thực hiện từng bước thực hiện bằng cách sử dụng trình gỡ lỗi để từng bước qua từng dòng mã để quan sát trạng thái của chương trình và xác minh logic. Trình gỡ lỗi đã được tích hợp vào hầu hết các IDE.
• Thêm các khẳng định vào mã để kiểm tra kỳ vọng và hằng số trong quá trình thực thi. Các khẳng định sẽ giúp bạn kiểm tra giá trị của các biến tại thời điểm đó. Sau khi kiểm tra, hãy xóa hoặc bình luận phần này để thực hành mã sạch.

3. Rò rỉ bộ nhớ

Rò rỉ bộ nhớ xảy ra khi một chương trình dành bộ nhớ để sử dụng tạm thời nhưng không giải phóng lại cho hệ thống khi không còn cần thiết nữa. Điều này có thể khiến chương trình sử dụng ngày càng nhiều bộ nhớ theo thời gian, dẫn đến tình trạng tài nguyên bộ nhớ khả dụng bị cạn kiệt và chương trình hoặc thậm chí toàn bộ hệ thống bị chậm lại hoặc sập. Chúng có thể do nhiều vấn đề khác nhau gây ra như:

• Không giải phóng được bộ nhớ . Điều này xảy ra khi bộ nhớ được phân bổ động không được giải phóng sau khi sử dụng.
• Tham chiếu bị mất . Điều này xảy ra khi khả năng giải phóng bộ nhớ bị mất do các con trỏ tới bộ nhớ được phân bổ bị ghi đè hoặc nằm ngoài phạm vi.
• Tham chiếu vòng tròn . Điều này liên quan đến việc có các đối tượng tham chiếu lẫn nhau nhưng chương trình không thể truy cập được nữa, khiến bộ nhớ vẫn được phân bổ.
• Lỗi quản lý tài nguyên . Điều này bao gồm việc xử lý không đúng các tài nguyên như xử lý tệp, ổ cắm hoặc các tài nguyên hệ thống khác yêu cầu phát hành rõ ràng.

Ví dụ:

f = open("example.txt", "r")
print(f.read())

Lỗi : Quên đóng tệp (f.close()) dẫn đến rò rỉ tài nguyên.

Cách tránh rò rỉ bộ nhớ:

• Sử dụng chức năng thu gom rác. Sử dụng ngôn ngữ có chức năng thu gom rác (ví dụ Java) để xử lý quản lý bộ nhớ tự động.
• Sử dụng con trỏ thông minh. Trong ngôn ngữ C++, sử dụng con trỏ thông minh để tự động quản lý việc phân bổ và hủy phân bổ bộ nhớ.
• Thực hiện theo nguyên tắc quản lý bộ nhớ thủ công. Trong các ngôn ngữ không có quản lý bộ nhớ tự động (ví dụ: C++), hãy tuân thủ nghiêm ngặt các quy ước phân bổ và giải phóng bộ nhớ (xem ví dụ trong Python ở trên).
• Thực hiện đánh giá mã. Thực hiện đánh giá mã để xác định các rò rỉ tiềm ẩn và sử dụng các thử nghiệm tự động để xác nhận rằng bộ nhớ được quản lý đúng cách.

4. Lỗ hổng bảo mật

Lỗ hổng bảo mật là điểm yếu hoặc khiếm khuyết mà kẻ tấn công có thể khai thác để xâm phạm tính toàn vẹn, tính bảo mật hoặc tính khả dụng của phần mềm, dữ liệu hoặc hệ thống mà phần mềm đang hoạt động.

Những lỗ hổng này có thể xuất phát từ nhiều nguyên nhân, bao gồm:

• Tràn bộ đệm. Điều này xảy ra khi một chương trình ghi nhiều dữ liệu vào bộ đệm hơn mức nó có thể chứa, khiến nó ghi đè lên bộ nhớ xung quanh.
• Tiêm SQL. Điều này xảy ra khi kẻ tấn công chèn hoặc thao túng các truy vấn SQL trong các trường nhập để thực thi mã SQL tùy ý trên cơ sở dữ liệu.
• Tấn công chéo trang web. Điều này cho phép kẻ tấn công chèn mã lệnh độc hại vào các trang web mà người dùng khác xem.
• Giả mạo yêu cầu giữa các trang web. Điều này lừa người dùng đã xác thực thực hiện các hành động không mong muốn trên ứng dụng web bằng cách khiến họ nhấp vào liên kết độc hại hoặc tải trang.

Ví dụ:

user_input = input("Enter filename: ")
with open(user_input, 'r') as file:
    content = file.read()

Lỗi : Kẻ tấn công có thể nhập đường dẫn như /etc/passwd để đọc các tệp hệ thống nhạy cảm . 

Cách tránh lỗ hổng bảo mật:

• Xác thực đầu vào. Đảm bảo xác thực thông tin đầu vào của người dùng để ngăn dữ liệu độc hại được xử lý. 
• Sử dụng thư viện bảo mật. Sử dụng các thư viện và khuôn khổ bảo mật được thiết lập tốt , cung cấp khả năng bảo vệ tích hợp chống lại các lỗ hổng phổ biến. 
• Sử dụng cơ chế xác thực mạnh. Triển khai các phương pháp xác thực mạnh , chẳng hạn như xác thực đa yếu tố và đảm bảo kiểm tra quyền hạn phù hợp. 
• Mã hóa dữ liệu. Mã hóa dữ liệu nhạy cảm khi truyền và khi lưu trữ.

5. Lỗi điều kiện biên

Lỗi điều kiện biên xảy ra khi các giá trị ở các đầu cực (ranh giới) của phạm vi đầu vào hoặc giới hạn dữ liệu bị xử lý sai hoặc bị bỏ qua. Những lỗi này thường xảy ra khi các nhà phát triển quên kiểm tra hoặc kiểm tra đầy đủ các kịch bản liên quan đến giá trị biên. Việc xử lý đúng các điều kiện biên là điều cần thiết vì chúng thường liên quan đến các trường hợp ngoại lệ có thể dẫn đến hành vi hoặc lỗ hổng không mong muốn nếu không được xử lý đúng cách. 

Những lỗi này có thể do nhiều nguyên nhân gây ra, chẳng hạn như:

• Lỗi lệch một. Lỗi này xảy ra khi lặp qua một mảng hoặc bộ sưu tập và vòng lặp dừng hoặc bắt đầu không đúng do điều kiện biên không đúng.
• Lỗi lập chỉ mục. Lỗi này xảy ra khi truy cập vào mảng, danh sách hoặc chuỗi có chỉ mục vượt quá giới hạn của chúng.
• Độ chính xác của dấu phẩy động. Điều này đề cập đến việc xử lý không chính xác các phép so sánh dấu phẩy động gần ranh giới do các vấn đề về độ chính xác.
• Giới hạn tài nguyên. Điều này đề cập đến việc bỏ qua hoặc xử lý sai giới hạn đối với các tài nguyên như bộ nhớ, xử lý tệp hoặc kết nối mạng.

Ví dụ:

data = [10, 20, 30, 40, 50]
print(data[5])

Lỗi : Chỉ mục 5 nằm ngoài giới hạn (chỉ mục hợp lệ là từ 0 đến 4).

Traceback (most recent call last):
  File "script.py", line 2, in <module>
    print(data[5])
IndexError: list index out of range

Làm thế nào để tránh lỗi điều kiện biên:

Viết các trường hợp thử nghiệm nhắm mục tiêu cụ thể đến các điều kiện biên và các trường hợp biên và các công cụ phân tích tĩnh và động để phát hiện các vấn đề biên tiềm ẩn. Phân tích giá trị biên xem xét:

• Giá trị tối thiểu
• Ngay dưới giá trị tối thiểu
• Giá trị tối đa
• Vừa trên giá trị tối đa

Để ngăn ngừa lỗi phần mềm, điều cần thiết là phải triển khai chiến lược QA phần mềm hiệu quả kết hợp các phương pháp mã hóa tốt, nhiều loại thử nghiệm phần mềm khác nhau và sử dụng các công cụ và khuôn khổ hiện đại. Bằng cách hiểu các lỗi phần mềm phổ biến và triển khai các chiến lược để tránh chúng, bạn có thể cải thiện đáng kể chất lượng và độ tin cậy của phần mềm.