《C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)新視角》課件第10章

第10章程序調(diào)試及測(cè)試10.1程序開發(fā)流程10.2如何讓程序運(yùn)行 10.3VisualC++6.0集成環(huán)境的使用10.4程序錯(cuò)誤10.5軟件測(cè)試與軟件調(diào)試的概念10.6在IDE中調(diào)試程序10.7程序測(cè)試10.8本章小結(jié)

【主要內(nèi)容】

?程序調(diào)試環(huán)境VC6.0介紹；

?程序調(diào)試方法；

?程序測(cè)試方法。

【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

?了解典型的軟件開發(fā)流程，能夠按照軟件開發(fā)流程編寫實(shí)際的應(yīng)用程序；

?了解編譯、鏈接的目的與意義；

?初步掌握程序調(diào)試的基本方法；

?了解程序測(cè)試方法。

無論一個(gè)程序的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)是如何合理，也無論文檔如何完備，如果不能產(chǎn)生正確的結(jié)果，則其一文不值。

——《C++程序調(diào)試》[美]ChrisH.PappasWilliamH.Murray

任何一個(gè)天才都不敢說，他編的程序是完全正確的。幾乎每一個(gè)稍微復(fù)雜一點(diǎn)的程序都必須經(jīng)過反復(fù)的調(diào)試、修改，最終才能完成。

調(diào)試：在應(yīng)用程序中發(fā)現(xiàn)并排除錯(cuò)誤的過程。

調(diào)試是一個(gè)程序員應(yīng)該掌握的最基本的技能，其重要性甚至超過學(xué)習(xí)一門語(yǔ)言。不會(huì)調(diào)試，意味著程序員即使會(huì)一門編程語(yǔ)言，也不能編制出任何好的軟件。幾乎沒有首次編寫就不出錯(cuò)的代碼。對(duì)一定規(guī)模的程序，由讀源代碼來尋找bug基本不可行，用調(diào)試工具找bug是最有效率的方法。

調(diào)試有助于程序員了解程序的實(shí)際執(zhí)行過程及檢查設(shè)計(jì)與預(yù)想的一致性，提高程序開發(fā)效率；熟悉調(diào)試過程，可以讓程序員編寫出適合調(diào)試的代碼，提高對(duì)代碼的感知力和控制力。

調(diào)試工具是學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和其他軟硬件知識(shí)的好幫手。通過軟件調(diào)試可以快速地了解一個(gè)軟件和系統(tǒng)的模塊、架構(gòu)和工作流程。調(diào)試方法一旦掌握，長(zhǎng)期受用。

“bug”與“debug”

英文bug一詞的原意是“臭蟲”或“蟲子”。但是現(xiàn)在，在電腦系統(tǒng)或程序中，對(duì)于一些隱藏著的未被發(fā)現(xiàn)的缺陷或問題，人們也叫它“bug”，這是怎么回事呢？

“bug”的命名者是格蕾絲·赫柏(GraceMurrayHopper)，她是一位為美國(guó)海軍工作的電腦專家，也是最早將人類語(yǔ)言融入到電腦程序的人之一。1945年，計(jì)算機(jī)還是由機(jī)械式繼電器和真空管驅(qū)動(dòng)的，機(jī)器有房間那么大，體現(xiàn)當(dāng)時(shí)技術(shù)水平的HarvardMarkⅡ，是由哈佛大學(xué)制造的一個(gè)龐然大物。一天，當(dāng)赫柏通過設(shè)置MarkⅡ

中的17000個(gè)繼電器進(jìn)行編程后，她的工作卻毀于一只飛進(jìn)計(jì)算機(jī)內(nèi)部一組繼電器的觸點(diǎn)而造成短路的飛蛾。在報(bào)告中，赫柏用膠條貼上飛蛾，并用“bug”來表示“一個(gè)在電腦程序里的錯(cuò)誤”，從此“bug”這個(gè)說法一直沿用到今天。與bug相對(duì)應(yīng)，人們將發(fā)現(xiàn)bug并加以糾正的過程叫做“debug”(中文稱做“調(diào)試”)，意即“捉蟲子”或“殺蟲子”、排除(程序中的)錯(cuò)誤。

編程與調(diào)試都是程序開發(fā)中的重要環(huán)節(jié)，那么程序開發(fā)的整個(gè)流程是怎樣的呢？圖10.1給出了開發(fā)軟件的一般流程，圖中橢圓框?yàn)榧庸ぃ匦慰驗(yàn)榧庸さ慕Y(jié)果。10.1程序開發(fā)流程

圖10.1程序開發(fā)流程用計(jì)算機(jī)解決問題，我們首先要對(duì)待解決的問題進(jìn)行分析，把其中的信息以及信息間的聯(lián)系提煉出來，然后確定數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)間的邏輯關(guān)系并確定它們的存儲(chǔ)方式，用編程語(yǔ)言中的數(shù)據(jù)類型描述出來，這樣就確定了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其后的算法設(shè)計(jì)是建立在數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)之上的。

程序員依據(jù)算法進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，完成之后，把源程序交給編譯器進(jìn)行編譯，如果有語(yǔ)法錯(cuò)誤，編譯器會(huì)給出錯(cuò)誤或告警，這時(shí)程序員根據(jù)提示找出程序中的錯(cuò)誤進(jìn)行修改，直到程序編譯通過，形成可執(zhí)行程序。之后再運(yùn)行可執(zhí)行程序，并根據(jù)測(cè)試用例進(jìn)行測(cè)試，查看結(jié)果是否正確。若結(jié)果沒有問題，則程序開發(fā)工作完成；若結(jié)果有問題，則進(jìn)行調(diào)試，找出程序中的錯(cuò)誤原因，確定是在問題分析、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、算法設(shè)計(jì)、代碼設(shè)計(jì)的哪一步出的問題，做相應(yīng)的修改后重新編譯成執(zhí)行程序，重新測(cè)試，直至得到正確的結(jié)果。

測(cè)試用例：為驗(yàn)證程序是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求而編制的一組測(cè)試數(shù)據(jù)、預(yù)期結(jié)果等內(nèi)容。

源程序：用高級(jí)語(yǔ)言或匯編語(yǔ)言編寫的程序代碼。

用C語(yǔ)言編寫好的源程序是不能在機(jī)器上直接運(yùn)行的，實(shí)際上任何高級(jí)語(yǔ)言源程序都要“翻譯”成機(jī)器語(yǔ)言才能在機(jī)器上運(yùn)行，“翻譯”的過程見圖10.2。10.2如何讓程序運(yùn)行

圖10.2C語(yǔ)言的翻譯執(zhí)行過程源程序經(jīng)過“編譯程序”的翻譯，形成計(jì)算機(jī)可以識(shí)別的二進(jìn)制代碼。

編譯的主要步驟是，讀取源程序，首先進(jìn)行預(yù)處理，即將其中的宏定義替換，將頭文件全部包含進(jìn)來，然后對(duì)其進(jìn)行詞法和語(yǔ)法的分析，沒有錯(cuò)誤則轉(zhuǎn)換為機(jī)器語(yǔ)言，生成目標(biāo)程序。

盡管目標(biāo)代碼已經(jīng)是機(jī)器指令，但還需要通過“鏈接程序”將各個(gè)目標(biāo)程序與庫(kù)函數(shù)連接，才能形成完整的可執(zhí)行程序。

程序上機(jī)運(yùn)行調(diào)試步驟如圖10.3所示。

圖10.3程序上機(jī)運(yùn)行調(diào)試步驟

(1)編輯(Edit)：錄入源程序代碼。生成C源程序文件，后綴為.c(在VC6.0環(huán)境下為.cpp)。

(2)編譯(Compile)：執(zhí)行編譯命令。如果有語(yǔ)法錯(cuò)誤，根據(jù)編譯器給出的錯(cuò)誤或告警信息，對(duì)程序中的錯(cuò)誤進(jìn)行修改，直到程序編譯通過。生成目標(biāo)文件，后綴為.obj。

(3)鏈接(Link)：執(zhí)行鏈接命令。生成可執(zhí)行文件，后綴為.exe(在Windows下)。

(4)運(yùn)行(Run)：執(zhí)行運(yùn)行命令。程序運(yùn)行，產(chǎn)生結(jié)果。

(5)查看程序結(jié)果：在相應(yīng)的輸出位置如指定的窗口或文件中查看程序的輸出結(jié)果。

(6)調(diào)試(Debug)：如程序結(jié)果有錯(cuò)誤，要通過各種調(diào)試方法，找出程序錯(cuò)誤的原因并進(jìn)行修改，直至程序結(jié)果正確。

MicrosoftVisualC++(簡(jiǎn)稱VisualC++、MSVC、VC++或VC)是微軟公司的C++開發(fā)工具，具有集成開發(fā)環(huán)境(IntegratedDevelopmentEnvironment，IDE)，是用于程序開發(fā)的應(yīng)用程序環(huán)境，一般包括代碼編輯器、編譯器、調(diào)試器和圖形用戶界面工具。10.3VisualC++6.0集成環(huán)境的使用

VisualC++6.0集成開發(fā)環(huán)境

VisualC++系列產(chǎn)品是微軟公司推出的一款優(yōu)秀的C++集成開發(fā)環(huán)境，其產(chǎn)品定位為Windows95/98、NT、2000系列Win32系統(tǒng)程序開發(fā)，由于其良好的界面和可操作性，被廣泛應(yīng)用。由于2000年以后，微軟全面轉(zhuǎn)向.NET平臺(tái)，VisualC++6.0成為支持標(biāo)準(zhǔn)C/C++規(guī)范的最后版本。

利用VC++6.0提供的一種控制臺(tái)操作方式，可以建立C語(yǔ)言應(yīng)用程序，Win32控制臺(tái)程序(Win32ConsoleApplication)是一類Windows程序，它不使用復(fù)雜的圖形用戶界面，程序與用戶間的交互是通過一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的正文窗口進(jìn)行的。

下面對(duì)如何使用VisualC++6.0編寫簡(jiǎn)單的C語(yǔ)言應(yīng)用程序作一個(gè)初步的介紹。

1.啟動(dòng)VisualC++6.0環(huán)境

安裝完VisualC++6.0后，可以選擇如下兩種方式啟動(dòng)：

(1)單擊開始→程序→MicrosoftVisualStudio6.0→MicrosoftVisualC++6.0;

(2)單擊開始→運(yùn)行→輸入“msdev”。

啟動(dòng)后的界面如圖10.4所示。菜單欄對(duì)應(yīng)的中文含義見表10.1。

表10.1主菜單

圖10.4啟動(dòng)界面

2．建立項(xiàng)目

編寫一個(gè)應(yīng)用程序首先要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目(Project)，在創(chuàng)建項(xiàng)目的同時(shí)將創(chuàng)建項(xiàng)目工作區(qū)(Workspace)。項(xiàng)目工作區(qū)記錄了一個(gè)項(xiàng)目的集成開發(fā)環(huán)境的設(shè)置。

項(xiàng)目：在VisualC++IDE中，把實(shí)現(xiàn)程序設(shè)計(jì)功能的一組相互關(guān)聯(lián)的C++源文件、資源文件以及支撐這些文件的類的集合稱為一個(gè)項(xiàng)目。VisualC++IDE以項(xiàng)目作為程序開發(fā)的基本單位，項(xiàng)目用于管理組成應(yīng)用程序的所有元素，并由它生成應(yīng)用程序。

(1)選擇菜單命令File→New或使用熱鍵Ctrl+N啟動(dòng)新建向?qū)В缑嫒鐖D10.5所示。步驟為：①在Projects屬性中選擇Win32ConsoleApplication(Win32控制臺(tái)應(yīng)用程序)；②在Projectname中輸入項(xiàng)目名稱，如demo；③在Location中選擇項(xiàng)目存儲(chǔ)路徑，如D:\TEST\demo，項(xiàng)目所有文件將保存在此路徑下；④單擊“確定”按鈕，進(jìn)入下一界面，如圖10.6所示。

圖10.5新建向?qū)?/p>

圖10.6Win32ConsoleApplication界面特別提醒：若項(xiàng)目項(xiàng)未指定“Win32ConsoleApplication”，可能會(huì)出現(xiàn)鏈接錯(cuò)誤。

說明：Win32ConsoleApplication是基于DOS開發(fā)平臺(tái)開發(fā)應(yīng)用程序，不能使用與圖形有關(guān)的函數(shù)，控制臺(tái)程序入口函數(shù)是main。如果編寫傳統(tǒng)的C程序，必須建立Win32Console程序。

(2)在圖10.6所示界面中選擇Anemptyproject，然后點(diǎn)擊“Finish”按鈕，系統(tǒng)顯示如圖10.7所示的界面。如果想退回上一步，可以選擇“Back”按鈕。

圖10.7NewProjectInformation界面

(3)在圖10.7中選擇“OK”按鈕，系統(tǒng)完成項(xiàng)目的創(chuàng)建，顯示如圖10.8所示的界面。

3．在項(xiàng)目中新建源程序文件

選擇菜單命令File→New，啟動(dòng)新建向?qū)В缑嫒鐖D10.9所示。

首先在圖10.9的Files屬性中選擇C++SourceFile項(xiàng)，然后在Filename中輸入文件名(如MyTest)，最后單擊“OK”按鈕，出現(xiàn)如圖10.10所示的界面。

關(guān)于文件名，要注意兩點(diǎn)：不要輸入文件后綴；文件名最好要有特定含義，便于管理。

圖10.8完成項(xiàng)目創(chuàng)建

圖10.9新建源程序向?qū)?/p>

圖10.10新建文件

4．編輯源程序

在圖10.11所示的文件編輯區(qū)中可直接編輯源程序文件。

編輯好后要保存源程序，選擇圖10.11File菜單中的Save命令即可保存當(dāng)前文件。圖10.11文件編輯

5．編譯源程序

可通過菜單命令Build→Compile或熱鍵Ctrl+F7對(duì)當(dāng)前打開的源程序進(jìn)行編譯。

(1)若是首次編譯，則系統(tǒng)會(huì)彈出一個(gè)對(duì)話框，提示要建立一個(gè)項(xiàng)目工作區(qū)(projectworkspace)，如圖10.12所示。

圖10.12建立項(xiàng)目工作區(qū)對(duì)話框

(2)系統(tǒng)將在如圖10.13所示的編譯信息輸出區(qū)顯示代碼的編譯結(jié)果。

(3)編譯完成后，當(dāng)程序有錯(cuò)誤時(shí)，可直接雙擊輸出區(qū)中的“error”處，系統(tǒng)將自動(dòng)跳至編輯區(qū)源程序中相應(yīng)錯(cuò)誤的行，并在左側(cè)用箭頭指示，如圖10.14所示。

(4)修改源程序中的錯(cuò)誤，再進(jìn)行編譯，直至編譯成功，如圖10.15所示。編譯成功，將生成目標(biāo)文件：文件名.obj。圖10.13編譯信息輸出區(qū)

圖10.14編譯錯(cuò)誤提示

圖10.15編譯成功提示注意：編譯結(jié)果可能有一些問題。如果編譯完全成功，會(huì)顯示“0error(s),0warning(s)”。有時(shí)，即使有一些警告，也可能編譯成功，這種情形下表示該代碼可以運(yùn)行，但有可能存在潛在的問題，編譯器不推薦這么寫。

6．鏈接程序

編譯成功后，執(zhí)行鏈接命令Build→Build或使用熱鍵F7，系統(tǒng)在輸出區(qū)顯示鏈接結(jié)果，如圖10.16所示。

鏈接成功，生成可執(zhí)行目標(biāo)代碼文件：項(xiàng)目名.exe。注意此處可執(zhí)行文件名是“項(xiàng)目名”。

7.運(yùn)行程序

可通過菜單命令Build(組建)→Excute(執(zhí)行)或熱鍵Ctrl+F5運(yùn)行程序。運(yùn)行成功，在控制臺(tái)窗口輸出執(zhí)行結(jié)果，如圖10.17所示。

圖10.16鏈接結(jié)果

圖10.17程序運(yùn)行結(jié)果注意：如果出現(xiàn)結(jié)果錯(cuò)誤或結(jié)果不令人滿意，則應(yīng)找出問題，并修改源程序文件，然后重新編譯、鏈接和執(zhí)行。

對(duì)于圖10.17所示的結(jié)果，如果希望“Pressanykeytocontinue”另起一行顯示，則需要修改程序，在printf中添加\n，再重新編譯、鏈接，再執(zhí)行后的結(jié)果如圖10.18所示。圖10.18修改程序后的運(yùn)行結(jié)果

圖10.19所示為程序錯(cuò)誤的分類。

程序中的錯(cuò)誤大體可分為兩類：編譯期錯(cuò)誤和運(yùn)行期錯(cuò)誤。10.4程序錯(cuò)誤

圖10.19程序錯(cuò)誤分類

1．編譯期錯(cuò)誤

編譯期錯(cuò)誤又可分為以下兩種：

(1)語(yǔ)法錯(cuò)誤：由于違反了語(yǔ)言有關(guān)語(yǔ)句形式或使用規(guī)則而產(chǎn)生的錯(cuò)誤。例如，關(guān)鍵字拼錯(cuò)、變量名定義錯(cuò)、沒有正確地使用標(biāo)點(diǎn)符號(hào)、分支結(jié)構(gòu)或循環(huán)結(jié)構(gòu)語(yǔ)句的結(jié)構(gòu)不完整或不匹配、函數(shù)調(diào)用缺少參數(shù)或傳遞了不匹配的參數(shù)等。

(2)鏈接錯(cuò)誤：鏈接程序在裝配目標(biāo)程序時(shí)發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤。例如，庫(kù)函數(shù)名書寫錯(cuò)誤、缺少包含文件或包含文件的路徑錯(cuò)誤等。

2．運(yùn)行期錯(cuò)誤

運(yùn)行期錯(cuò)誤又可分為以下兩種：

(1)邏輯錯(cuò)誤：程序的運(yùn)行結(jié)果和程序員的設(shè)想有出入的錯(cuò)誤，是程序設(shè)計(jì)上的錯(cuò)誤。這類錯(cuò)誤并不在程序的編譯期間或運(yùn)行期間出現(xiàn)，較難發(fā)現(xiàn)和排除。程序員的語(yǔ)言功底和編程經(jīng)驗(yàn)在排除這類錯(cuò)誤時(shí)很重要。例如，設(shè)置的選擇條件不合適、循環(huán)次數(shù)不當(dāng)?shù)取?/p>

(2)運(yùn)行異常：應(yīng)用程序運(yùn)行期間，試圖執(zhí)行不可能執(zhí)行的操作而產(chǎn)生的錯(cuò)誤。例如，執(zhí)行除法操作時(shí)除數(shù)為0、無效的輸入格式、打開的文件未找到、磁盤空間不足等。

3．編譯警告

如果程序包含的內(nèi)容直接違反C語(yǔ)言的語(yǔ)法規(guī)則，編譯器會(huì)提示一條錯(cuò)誤消息。但是，編譯器有時(shí)只給出一條警告消息，表明代碼從技術(shù)上來說沒有違反語(yǔ)法規(guī)則，但因它出乎尋常，所以可能是一個(gè)錯(cuò)誤。在程序開發(fā)階段，應(yīng)該將每個(gè)警告都視為錯(cuò)誤。

一方面，軟件缺陷難以避免，另一方面其危害又很大，這使得消除軟件缺陷成為軟件工程中的一項(xiàng)重要的任務(wù)。

發(fā)現(xiàn)軟件的缺陷，是軟件測(cè)試的任務(wù)；找到軟件缺陷的原因，是軟件調(diào)試的工作。

10.5軟件測(cè)試與軟件調(diào)試的概念

軟件測(cè)試(SoftwareTesting)：使用人工或自動(dòng)手段來運(yùn)行或測(cè)定某個(gè)系統(tǒng)的過程，檢驗(yàn)它是否滿足規(guī)定的需求或是弄清預(yù)期結(jié)果與實(shí)際結(jié)果之間的差別。

軟件調(diào)試(SoftwareDebugging)：探索軟件缺陷的根源并尋求其解決方案的過程。

軟件測(cè)試的目的是發(fā)現(xiàn)軟件中的各種缺陷，目標(biāo)是以較少的用例、時(shí)間和人力找出軟件中的各種錯(cuò)誤和缺陷，以確保軟件的質(zhì)量。

消除軟件缺陷的前提是要找到導(dǎo)致缺陷的根本原因。在軟件調(diào)試的各步驟中，定位根源常常是最困難也是最關(guān)鍵的步驟，它是調(diào)試過程的核心和靈魂。

軟件調(diào)試是軟件開發(fā)和維護(hù)中非常頻繁的一項(xiàng)任務(wù)。

在復(fù)雜的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中尋找軟件缺陷不是一個(gè)簡(jiǎn)單的任務(wù)。

應(yīng)用程序調(diào)試很多時(shí)候耗費(fèi)了比設(shè)計(jì)編碼還要多的時(shí)間。

——《軟件調(diào)試》張銀奎

Debuggingistwiceashardaswritingthecodeinthefirstplace.Therefore,ifyouwritethecodeascleverlyaspossible,youare,bydefinition,notsmartenoughtodebugit.

(軟件調(diào)試要比編寫代碼困難一倍，如果你發(fā)揮了最大才智編寫代碼，那么你的智商便不足以調(diào)試這個(gè)代碼。)

——BrianW.Kernighan

軟件調(diào)試(SoftwareDebug)

debug直接的意思是就是去除bug，但實(shí)際還包含了尋找和定位bug，如何找到bug大都比發(fā)現(xiàn)后去除它要難得多。

自20世紀(jì)50年代開始，人們用debug來泛指排除錯(cuò)誤的過程，包括重現(xiàn)軟件故障、定位故障根源，并最終解決軟件問題的過程。軟件調(diào)試的另一種更通俗的解釋是——使用調(diào)試工具求解各種軟件問題的過程，例如跟蹤軟件的執(zhí)行過程，探索軟件本身或與其配套的其他軟件或者硬件系統(tǒng)的工作原理等。

1．調(diào)試的基本過程

調(diào)試流程見圖10.20。

(1)重現(xiàn)故障：通常是在用于調(diào)試的系統(tǒng)上重復(fù)導(dǎo)致故障的步驟，使要解決的問題出現(xiàn)在被調(diào)試的系統(tǒng)中。

(2)定位根源：綜合利用各種調(diào)試工具，使用各種調(diào)試手段尋找導(dǎo)致軟件故障的根源。

(3)探索和實(shí)現(xiàn)解決方案：根據(jù)尋找到的故障根源、資源情況等設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)解決方案。

(4)驗(yàn)證方案：在目標(biāo)環(huán)境中測(cè)試方案的有效性。

圖10.20調(diào)試流程

2．調(diào)試的基本手段

具體地說，調(diào)試就是跟蹤和記錄CPU執(zhí)行軟件的過程，把動(dòng)態(tài)的瞬間凝固下來供檢查和分析?；镜恼{(diào)試方法如表10.2所示。

表10.2調(diào)試方法所謂單步執(zhí)行，就是讓程序一步一步地執(zhí)行，這里的一步可以是一條匯編指令、源代碼的一條語(yǔ)句、程序的一個(gè)分支、一個(gè)任務(wù)(線程)等。單步執(zhí)行是深入診斷軟件動(dòng)態(tài)特征的一種有效方法。但從頭到尾跟蹤執(zhí)行一段程序乃至一個(gè)模塊，一般都顯得效率太低。常用的方法是先使用斷點(diǎn)功能將程序中斷到感興趣的位置，然后再單步執(zhí)行關(guān)鍵的代碼。

程序的調(diào)試版與發(fā)布版

我們之所以可以使用調(diào)試器對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行調(diào)試，是因?yàn)樵诰幾g單元之中包含有調(diào)試過程所需要的調(diào)試信息。因此，應(yīng)當(dāng)在使用調(diào)試器之前，通過編譯器將需要的調(diào)試信息嵌入到編譯單元之中。

Debug通常稱為調(diào)試版本，它包含調(diào)試信息，可以單步執(zhí)行、跟蹤等，便于程序員調(diào)試程序。它不對(duì)代碼作任何優(yōu)化，生成的可執(zhí)行文件比較大，代碼運(yùn)行速度較慢。

Release稱為發(fā)布版本，它往往是進(jìn)行了各種優(yōu)化，使得程序在代碼大小和運(yùn)行速度上都是最優(yōu)的，以便用戶很好地使用，但在其編譯條件下無法執(zhí)行調(diào)試功能。

Debug和Release的真正秘密，在于IDE中的一組編譯選項(xiàng)，見圖10.21。調(diào)試版本使用一組編譯選項(xiàng)來幫助進(jìn)行調(diào)試；在程序編寫、調(diào)試完畢準(zhǔn)備發(fā)布之前，再通過編譯選項(xiàng)將調(diào)試信息剔出，由此來產(chǎn)生有高效代碼的發(fā)布版本。

圖10.21Debug和Release選項(xiàng)

在軟件世界里，螺絲刀、萬(wàn)用表等傳統(tǒng)的探測(cè)和修理工具都不再適用了，取而代之的是以調(diào)試器為核心的各種軟件調(diào)試工具。

——《軟件調(diào)試》張銀奎10.6在IDE中調(diào)試程序

對(duì)于程序中錯(cuò)誤的查找，系統(tǒng)提供了易用且有效的調(diào)試手段。在IDE中是通過各種命令來控制程序的運(yùn)行節(jié)奏，把程序運(yùn)行動(dòng)態(tài)的瞬間凝固下來，以方便跟蹤、檢查、分析、記錄CPU執(zhí)行軟件的過程。10.6.1進(jìn)入調(diào)試程序環(huán)境

選擇菜單命令Build→StartDebug→StepInto，系統(tǒng)進(jìn)入調(diào)試程序界面。其中同時(shí)提供了多種窗口監(jiān)視程序運(yùn)行，如圖10.22所示。

注意：在執(zhí)行“StepInto”后“Build”菜單名變?yōu)椤癉ebug”，如圖10.23所示。

圖10.24是調(diào)試工具條，中間的命令圖標(biāo)和圖10.23Debug菜單中的命令相對(duì)應(yīng)。

圖10.22調(diào)試程序界面

圖10.23Debug菜單

圖10.24調(diào)試工具條10.6.2調(diào)試命令

常用調(diào)試命令見表10.3。

(1)單步跟蹤進(jìn)入子函數(shù)(StepInto，F(xiàn)11)：每按一次F11鍵，程序執(zhí)行一條無法再進(jìn)行分解的程序行，如果涉及子函數(shù)，則會(huì)進(jìn)入子函數(shù)內(nèi)部。

(2)單步跟蹤跳過子函數(shù)(StepOver，F(xiàn)10)：每按一次F10鍵，程序執(zhí)行一行；Watch窗口可以顯示變量名及其當(dāng)前值，在單步執(zhí)行的過程中，可以在Watch窗口中加入需觀察的變量，加以輔助監(jiān)視，隨時(shí)了解變量當(dāng)前的情況，如果涉及子函數(shù)，則不會(huì)進(jìn)入子函數(shù)內(nèi)部。

表10.3常用調(diào)試命令一覽表

(3)單步跟蹤跳出子函數(shù)(StepOut，Shift+F11)：按下Shift+F11鍵后，程序運(yùn)行至當(dāng)前函數(shù)的末尾，然后從當(dāng)前子函數(shù)跳到上一級(jí)主調(diào)函數(shù)。

(4)運(yùn)行到當(dāng)前光標(biāo)處(RuntoCursor，Ctrl+F10)：按下Ctrl+F10鍵后，程序運(yùn)行至當(dāng)前光標(biāo)處所在的語(yǔ)句。10.6.3程序運(yùn)行狀態(tài)的查看

調(diào)試過程中最重要的是要觀察程序在運(yùn)行過程中的狀態(tài)，這樣才能找出程序的錯(cuò)誤之處。這里所說的狀態(tài)包括各變量的值、寄存中的值、內(nèi)存中的值、堆棧中的值等。為此需要利用各種工具來幫助我們查看程序的狀態(tài)。

選擇菜單命令View→DebugWindows，進(jìn)入Debug窗口菜單，如圖10.25所示，各個(gè)窗口的含義如表10.4所示。

圖10.25Debug窗口菜單

表10.4查看窗口系統(tǒng)支持查看程序運(yùn)行到當(dāng)前指令語(yǔ)句時(shí)變量、表達(dá)式和內(nèi)存的值，所有這些觀察都必須是在單步跟蹤或斷點(diǎn)中斷的情況下進(jìn)行的。圖10.26Watch窗口圖10.27Variables窗口

1．Watch(觀察)窗口

Watch窗口如圖10.26所示。

在Watch窗口中輸入想要查看的變量或者表達(dá)式，就可以看到相應(yīng)的值。

單步調(diào)試程序的過程中，可以在Watch窗口中看到變量值的動(dòng)態(tài)變化，我們以此判斷程序是否在正確運(yùn)行。圖10.28Memory窗口2．Variables(變量)窗口

Variables窗口如圖10.27所示。

Variables窗口中會(huì)自動(dòng)顯示所有當(dāng)前執(zhí)行語(yǔ)句前后可見的變量的值。特別是當(dāng)前指令語(yǔ)句涉及的變量，將以紅色顯示。

如果本地變量比較多，自動(dòng)顯示的窗口會(huì)比較混亂，這時(shí)用Watch窗口查看會(huì)比較清晰。

3．Memory(內(nèi)存)窗口

Memory窗口如圖10.28所示。

Memory窗口用于顯示某個(gè)地址開始處的內(nèi)存信息，默認(rèn)地址為0×00000000。

Watch窗口只能查看固定變量長(zhǎng)度的內(nèi)容，而Memory窗口則可以顯示連續(xù)地址的內(nèi)容。在Memory窗口中需要輸入地址，該地址可以通過Watch窗口查找到。Watch窗口不但顯示變量的內(nèi)容，還會(huì)顯示每個(gè)變量的地址。

4．Registers(寄存器)窗口

Registers窗口用于顯示當(dāng)前所有寄存器的值。

5．CallStack(調(diào)用堆棧)

調(diào)用堆棧反映了當(dāng)前斷點(diǎn)處函數(shù)是被哪些函數(shù)按照什么順序調(diào)用的。CallStack窗口中顯示了一個(gè)調(diào)用系列，最上面的是當(dāng)前函數(shù)，往下依次是調(diào)用函數(shù)的上級(jí)函數(shù)。單擊這些函數(shù)名可以跳到對(duì)應(yīng)的函數(shù)中。10.6.4斷點(diǎn)設(shè)置

為方便較大規(guī)模程序的跟蹤，設(shè)置斷點(diǎn)(Breakpoints)是最常用的技巧。

斷點(diǎn)是調(diào)試器在代碼中設(shè)置的一個(gè)位置。當(dāng)程序運(yùn)行到斷點(diǎn)時(shí)，程序中斷執(zhí)行，回到調(diào)試器，以便程序員檢查程序代碼、變量值等。

程序在斷點(diǎn)處停止后，可以進(jìn)一步讓程序單步執(zhí)行，來查看程序是否在按照所預(yù)想的方式運(yùn)行?？梢酝ㄟ^菜單命令Edit→Breakpoints或快捷鍵F9設(shè)置一個(gè)斷點(diǎn)，這里只介紹簡(jiǎn)

單的快捷方式設(shè)置方法，功能見表10.5。

使用快捷方式設(shè)置斷點(diǎn)，首先把光標(biāo)移動(dòng)到需要設(shè)置斷點(diǎn)的代碼行上，然后按快捷鍵F9或者單擊“編譯”工具條上的按鈕 ，斷點(diǎn)處所在的程序行的左側(cè)會(huì)出現(xiàn)一個(gè)紅色圓點(diǎn)，再按一次則清除斷點(diǎn)，如圖10.29所示。

圖10.29斷點(diǎn)設(shè)置10.6.5程序調(diào)試的例子

1．設(shè)置斷點(diǎn)的跟蹤方法

選定printf語(yǔ)句作為斷點(diǎn)位置，如圖10.30所示。

圖10.30斷點(diǎn)調(diào)試步驟1可以通過菜單命令Build→StartDebug→Go或熱鍵F5使程序運(yùn)行到斷點(diǎn)。程序執(zhí)行到第一個(gè)斷點(diǎn)處將暫停執(zhí)行，調(diào)試程序在程序行的左側(cè)添加一個(gè)黃色箭頭，表示程序?qū)⒁獔?zhí)行此條語(yǔ)句，此時(shí)用戶可進(jìn)行變量等的觀察。繼續(xù)執(zhí)行該命令，程序運(yùn)行到下一個(gè)相鄰的斷點(diǎn)，如后面沒有斷點(diǎn)，則執(zhí)行到程序結(jié)束。

可以通過菜單命令View→DebugWindows→Watch查看變量的值。在圖10.31的Watch窗口中輸入變量名，就可以看到它的值。Name列為要監(jiān)控的表達(dá)式或變量，Value列為對(duì)應(yīng)的值，通過該窗口可監(jiān)控在程序運(yùn)行過程中表達(dá)式值的變化。

圖10.31

斷點(diǎn)調(diào)試步驟2

按F5鍵繼續(xù)執(zhí)行程序，得到輸出結(jié)果，如圖10.32所示。

2．單步跟蹤的方法

選擇菜單命令Build→StartDebug→StepInto或按熱鍵F11，進(jìn)入程序單步跟蹤調(diào)試狀態(tài)。

圖10.33所示為跟蹤調(diào)試步驟1，程序從主函數(shù)main開始運(yùn)行，注意此時(shí)Build菜單變?yōu)镈ebug。

可以通過菜單命令Debug→StepOver或熱鍵F10使程序單步運(yùn)行。

圖10.34所示為跟蹤調(diào)試步驟2，每按一次F10鍵，程序單步執(zhí)行一條語(yǔ)句，語(yǔ)句指示箭頭下移一行。

圖10.32

斷點(diǎn)調(diào)試步驟3

圖10.33跟蹤調(diào)試步驟1

圖10.34跟蹤調(diào)試步驟2圖10.35所示為跟蹤調(diào)試步驟3，在Watch窗口中可以查看相關(guān)的變量。變量b和c并未在程序中賦成顯示的值，這是因?yàn)檫€未執(zhí)行到相應(yīng)的賦值語(yǔ)句，其變量單元的值是隨機(jī)的，而非預(yù)想的。

可以通過菜單命令Debug→RuntoCursor或熱鍵Ctrl+F10讓程序運(yùn)行到指定的位置。

圖10.36所示為跟蹤調(diào)試步驟4。

圖10.35跟蹤調(diào)試步驟3

圖10.36跟蹤調(diào)試步驟4先把光標(biāo)設(shè)到指定的位置，如return0語(yǔ)句行，按下Ctrl+F10鍵，程序會(huì)運(yùn)行到return0語(yǔ)句前一條停下來，黃色箭頭指在return0語(yǔ)句前，此時(shí)可以查看變量的值、變量的地址(變量前加&符號(hào))，也可以查看控制臺(tái)窗口的數(shù)據(jù)輸出情形(如圖10.37所示)。

圖10.38顯示了多個(gè)窗口信息，0x12ff7c是變量a的地址，在Memory窗口中也可以查看這個(gè)地址的值。

Memory窗口中，最左側(cè)一列為內(nèi)存地址，依次向右的四列為內(nèi)存中的內(nèi)容，以十六進(jìn)制表示，最后一列為內(nèi)存內(nèi)容的文本顯示。

圖10.37控制臺(tái)窗口信息

圖10.38多個(gè)窗口信息10.6.6有關(guān)聯(lián)機(jī)幫助

VisualC++6.0提供了詳細(xì)的幫助信息。MSDN(MicrosoftDeveloperNetwork，微軟開發(fā)者網(wǎng)絡(luò))是微軟公司面向軟件開發(fā)者提供的一種信息服務(wù)。程序員可以根據(jù)需要選擇多種方式使用MSDN，可以安裝在自己的機(jī)器上，也可以在線使用MSDN。

在機(jī)器上安裝MSDN后，通過選擇“幫助”(Help)菜單下的“幫助目錄”(Contents)命令就可以進(jìn)入幫助系統(tǒng)。在源文件編輯器中把光標(biāo)定位在一個(gè)需要查詢的單詞處，然后按F1鍵也可以進(jìn)入VisualC++6.0的幫助系統(tǒng)。用戶通過VisualC++6.0的幫助系統(tǒng)可以獲得幾乎所有VisualC++6.0的技術(shù)信息，這也是VisualC++作為一個(gè)非常友好的開發(fā)環(huán)境所具有的特色之一。

程序測(cè)試(ProgramTesting)：是指對(duì)一個(gè)完成了全部或部分功能、模塊的計(jì)算機(jī)程序在正式使用前的檢測(cè)，以確保該程序能按預(yù)定的方式正確地運(yùn)行。

10.7程序測(cè)試目前，軟件的正確性證明尚未得到根本的解決，軟件測(cè)試仍是發(fā)現(xiàn)軟件錯(cuò)誤和缺陷的主要手段。軟件測(cè)試所追求的是以盡可能少的時(shí)間和人力發(fā)現(xiàn)軟件產(chǎn)品盡可能多的錯(cuò)誤，高效的測(cè)試是指用少量的測(cè)試用例發(fā)現(xiàn)被測(cè)軟件盡可能多的錯(cuò)誤。

1．測(cè)試用例(TestCase)

一個(gè)測(cè)試用例必須包括兩個(gè)部分：

(1)對(duì)程序的輸入數(shù)據(jù)的描述。

(2)對(duì)程序在上述輸入數(shù)據(jù)下應(yīng)有的正確輸出結(jié)果的精確描述。

2．測(cè)試用例制定的原則

制定測(cè)試用例的基本目標(biāo)是：設(shè)計(jì)一組發(fā)現(xiàn)某個(gè)錯(cuò)誤或某類錯(cuò)誤的測(cè)試數(shù)據(jù)。測(cè)試用例要包括欲測(cè)試的功能、應(yīng)輸入的數(shù)據(jù)和預(yù)期的輸出結(jié)果。測(cè)試用例應(yīng)該選用少量、高效的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行盡可能完備的測(cè)試。

程序測(cè)試方法

1.

白盒測(cè)試

白盒測(cè)試也稱結(jié)構(gòu)測(cè)試或邏輯驅(qū)動(dòng)測(cè)試。

白盒的意思是被測(cè)試的軟件是“可視的”，測(cè)試者清楚盒子內(nèi)部的內(nèi)容及運(yùn)作方式。測(cè)試人員依據(jù)程序內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)的相關(guān)信息，設(shè)計(jì)或選擇測(cè)試用例，對(duì)程序所有邏輯路徑進(jìn)行測(cè)試，通過在不同點(diǎn)檢查程序的狀態(tài)，確定實(shí)際的狀態(tài)是否與預(yù)期的狀態(tài)一致。

白盒測(cè)試主要是對(duì)程序模塊進(jìn)行如下檢查：

(1)對(duì)程序模塊的所有獨(dú)立的執(zhí)行路徑至少測(cè)試一遍。

(2)對(duì)所有的邏輯判定，取“真”與取“假”的兩種情況都能至少測(cè)試一遍。

(3)在循環(huán)的邊界和運(yùn)行的界限內(nèi)執(zhí)行循環(huán)體。

(4)測(cè)試內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的有效性。

白盒測(cè)試的主要方法有邏輯驅(qū)動(dòng)測(cè)試、基本路徑測(cè)試等。

2．黑盒測(cè)試

黑盒測(cè)試也稱功能測(cè)試或數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)測(cè)試。

在測(cè)試時(shí)，把程序看做一個(gè)不能打開的黑盒子，它不考慮軟件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和處理算法，測(cè)試者在程序接口進(jìn)行測(cè)試，它只檢查程序功能是否按照需求規(guī)格說明書的規(guī)定正常使用，程序是否能適當(dāng)?shù)亟邮蛰斎霐?shù)據(jù)而產(chǎn)生正確的輸出信息。

黑盒測(cè)試主要是為了發(fā)現(xiàn)以下幾類錯(cuò)誤：

(1)是否有不正確或遺漏的功能？

(2)在接口上，輸入是否能正確地被接收？能否輸出正確的結(jié)果？

(3)是否有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)錯(cuò)誤或外部信息(如數(shù)據(jù)文件)訪問錯(cuò)誤？

(4)性能上是否能夠滿足要求？

(5)是否有初始化或終止性錯(cuò)誤？

常用的黑盒測(cè)試技術(shù)包括等價(jià)類劃分、邊值分析、錯(cuò)誤推測(cè)和因果圖等。

3．測(cè)試用例主要覆蓋方面

(1)正確性測(cè)試：輸入用戶實(shí)際數(shù)據(jù)以驗(yàn)證系統(tǒng)是滿足需求規(guī)格說明書的要求；測(cè)試用例中的測(cè)試點(diǎn)應(yīng)首先保證要至少覆蓋需求規(guī)格說明書中的各項(xiàng)功能，并且正常。

(2)容錯(cuò)性(健壯性)測(cè)試：程序能夠接收正確數(shù)據(jù)輸入并且產(chǎn)生正確(預(yù)期)的輸出，輸入非法數(shù)據(jù)(非法類型、不符合要求的數(shù)據(jù)、溢出數(shù)據(jù)等)，程序應(yīng)能給出提示，并進(jìn)行相應(yīng)處理?？梢园炎约合胂蟪梢幻麑?duì)產(chǎn)品操作一無所知的客戶