C语言教学课件：第八部分 基本程序设计技术2.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,8,部分,-2,程序调试,1.,概述,什么叫调试？,程序没有语法错误，但运行结果不符合期望时，采用适当的工具或方法，反复找出程序中存在的问题，进行修改，最终使程序符合要求的过程。,调试是一个程序员必须要掌握的基本技巧，对于编写高质量程序非常重要。,掌握基本的调试技巧对今后的学习、工作是非常必要的！,为什么要调试？,问题,我的程序跟书上一样，怎么就不出结果呢？,我的程序没错啊，怎么不出结果啊？,我的程序运行结果不正确，如何找到错误？,原因,程序没有语法错误，不等于就没有语义错误。,要确保程序没错，必须对程序进行各种测试,2.,解决程序中的错误的方法,基本方法,人工阅读走查，修改,程序员一行一行的看程序,根据实验数据，在脑子里或在纸上模拟程序运行过程，在脑子里或纸上记录程序中间运行结果。,在这过程中发现程序的错误。,修改发现错误，重新运行测试，如果还有错，继续查看，修改。,这种方法是最为基本、人人都必须掌握的方法。,以前程序调试手段以少，人们经常只能用用纸、笔和脑来模拟和记录程序动态运行中的状态。,基本方法存在的问题,这种方法效率不高，属于原始的方法。,要求程序员具有很强的源程序理解、运行过程记忆、预测、纠错能力和经验。,程序员必须用脑子、纸、笔来模拟程序的运行状态,记录程序的执行进度,记录所有变量或数据变化过程,观察和记住执行过程中环境的变化,程序和模块达到一定规模以后，就很难用这样的方法调试，效率太低，难度太大，很难发现问题，很难记录状态变化过程。,程序员脑子中的计算与程序实际完成的计算往往有差异，这样的差异是很难发现的，是很难在纸上体现出来的。,采用辅助工具来协助调试,随着技术的进步，各种,IDE,的功能越来越强大，人们在,IDE,中实现并提供许多功能用来辅助程序员对程序进行调试。,IDE,的辅助功能,提供工具,让程序员能控制并看到程序的执行进程,，如单步执行，执行到某个位置，进入到某个函数内部执行，,在执行过程中，提供工具记录、展示甚至修改环境的状态：,变量值，内存数据，函数返回值，程序界面输出结果，,使程序员不需要再在脑子中执行程序,使程序员不需要完全只用脑或纸和笔来记录程序的运行状态，并保证中间结果的正确性,一些值得思考的问题,为什么集成开发环境能够让程序员调试程序？是如何做到的？,IDE,要能使程序员调试一个程序，需要保存关于程序的哪些信息？,调试信息,3.,项目配置与调试,Project Configuration and debugging,你是否注意到每个项目中的,debug,文件夹？,注意，本节有许多很难理解的概念，如果暂时看不懂，可以先跳过去。,什么叫项目？,项目即,project,，指通过设计实现一组程序完成用户所需功能的工程及过程。,请查看第三部分课件,开发环境简介,关于项目的解释。,两个概念,Project settings,项目设置,Project configuration,项目配置,Project settings,项目具有许多属性，如：,编译结果输出目录,工作目录,编译参数,需要链接的函数库,编译完以后做什么操作,编译前要做的操作,了解这些属性的意义以后，我们可以对这些属性值进行设置，以影响编译器的编译行为。,Project Configuration,对项目的所有属性的一组设置值统称为一个,Project Configuration,，即一组,Project Settings,统称为一个,Project Configuration.,VC,提供两组标准项目设置信息的,Configuration,模板,Debug,默认的活跃的项目配置模板,Release,很有经验的程序员也可新建不同于这两组标准模板的项目配置。,Set active project configuration,在同一时刻，只能有一个,configuration,是有效的或活跃的。,在,Build,菜单下选择,Set active project configuration.,对项目配置的理解,可以从这个角度来简化理解（不够准确）,每一个,project,都有一个开发状态，称为,debug,与,release,，得到的编译结果分别称为,Debug,版程序,还处于调试状态的程序,Release,版程序,最终提交给用户的可以执行的程序,问题,Debug,版与,Release,版有什么区别？,区别,标准的,Debug,版的项目配置指示编译器在编译时，使项目或程序中包含有,调试信息,，对程序,不做任何的优化,，便于程序员调试程序。,标准的,Release,版的配置指示编译器在编译时对程序进行优化。得到的结果在代码大小和运行速度上都是较优的，程序中也不包含调试信息。,问题：什么叫优化？为什么不能优化,Project Settings,选择,C/C+,页，,Category,中选择,general,，则出现一个,Debug Info,（调试信息）下拉列表框，可供选择的调试信息 方式包括,：,一些编译选项及解释,命令行,Project settings,说明,无,None,没有调试信息,/Zd,Line Numbers Only,目标文件或者可执行文件中只包含全局和导出符号以及代码行信息，不包含符号调试信息,/Z7,C 7.0-Compatible,目标文件或者可执行文件中包含行号和所有符号调试信息，包括变量名及类型，函数及原型等,/Zi,Program Database,创建一个程序库,(PDB),，包括类型信息和符号调试信息。,/ZI,Program Database for Edit and Continue,除了前面,/Zi,的功能外，这个选项允许对代码进行调试过程中的修改和继续执行。这个选项同时使,#pragma,设置的优化功能无效,看不懂可先不看,4.,怎么调程序？,辅助我们调试程序的工具称为,IDE,的调试器,debugger,如何进行入调试？,方法,1.,菜单：,Build,Start DebugGo,方法,2.,直接点击工具条上的,Go,按钮,方法,3.,按热键,F5,想让程序停下来，怎么办？,设置断点,断点是 最常用的技巧。,断点是调试器设置的一个代码位置。当程序运行到断点时，程序中断执行，回到调试器。,调试时，只有设置了断点并使程序回到调试器，才能对程序进行在线调试。,设置断点方法,可以通过下述方法设置断点,方法,1,简单方法,把光标移动到需要设置断点的代码行上，然后按,F9,快捷键，或者点工具条上的小手图标。,方法,2,功能更强大的一种方法,弹出,Breakpoints,对话框,按快捷键,CTRL+B,或,ALT+F9,，或者通过菜单,Edit/Breakpoints,打开。,打开后点击,Break at,编辑框的右侧的箭头，选择 合适的位置信息。一般情况下，直接选择,line xxx,就足够了，如果想设置不是当前位置的断点，可以选择,Advanced,，然后填写函数、行号和可执行文件信息。,本课件中的采用范例及流程说明,跟踪执行从程序开始,显示菜单,执行,第,3,个功能,结束运行的全,过程,课堂演示程序,设断点,断点标志,断点标志,主函数里只有两条语句，调用菜单函数后返回。,设置断点对话框,去掉断点,把光标移动到给定断点所在的行，再次按,F9,就可以取消断点。,同前面所述，打开,Breakpoints,对话框后，也可以按照界面提示去掉断点。,条件断点（有点难）,可以为断点设置一个条件，这样的断点称为条件断点。对于新加的断点，可以单击,Conditions,（条件）按钮，为断点设置一个表达式。,当这个表达式发生改变时，程序就被中断。,数据断点（有点难）,数据断点只能在,Breakpoints,对话框中设置。,选择,“,Data,”,页，就显示了设置数据断点的对话框。,在编辑框中输入一个表达式，当这个 表达式的值发生变化时，数据断点就到达。,一般情况下，这个表达式应该由运算符和全局变量构成，,例如：在编辑框中输入,SelectTime,这个全局变量的名字，那么当程序中有,SelectTime,+,时，程序就将停在这个语句处。,消息断点（有点难）,VC,也支持对,Windows,消息进行截获。他有两种方式进行截获：窗口消息处理函数和特定消息中断。,5.,设了断点以后，如何走程序？,进入调试,:,1.,点此按钮,2.,按,F5,3.Build,Start DebugGo,黄色右箭头表示当前就要执行的代码行,当前执行中的上下文（语境，函数）,自动给出的当前语境下的变量值、返回值观察窗口,Debug,工具栏,自定义的观察窗口，可以定义多组,掌握,Debug,工具条的主要按钮含义,Stop debugging,停止调试,step into,单步跟进，如果当前语句有函数调用，则单步进入函数执行，否则单步执行完一条语句。,step over,单步执行完当前语句，若当前语句有函数调用，除非被调用函数中有断点，否则不会跟进函数。,step out,执行完当前语句所在函数的执行，返回该函数的调用处。,Run to cursor,执行到当前光标处，,注意观察箭头,便于理解记忆,常用进程控制快捷键,快捷键,说明,F5,go,SHIFT+F5,Step over,CTRL+F5,Execute program,F7,Build,CTRL+F7,Compile,F10,Step over,CTRL+F10,Run to cursor,F11,Step into,SHIFT+F11,Step out,CRTL+SHIFT+F5,Restart,点击,Step into,后，进入函数,Menu(),执行,当前就要执行的代码行,语境切换成,Menu(),6.,如何了解执行状态？,查看数值,VC,支持查看变量、表达式和内存的值。所有这些观察都必须是在断点中断的情况下进行。,观看变量的值最简单，当断点到达时，把光标移动到这个变量上，停留一会就可以看到变量的值。,watch,VC,提供一种被称为,Watch,的机制来观看变量和表达式的值。,在断点状态下，在变量上单击右键，选择,Quick Watch,，就弹出一个对话框，显示这个变量的值。,watch,单击,Debug,工具条上的,Watch,按钮，就出现一个,Watch,视图（,Watch1,Watch2,Watch3,Watch4,），在该视图中输入变量或者表达式，就可以观察 变量或者表达式的值。,注意：这个表达式不能有副作用，例如,+,运算符绝对禁止用于这个表达式中，因为这个运算符将修改变量的值，导致 软件的逻辑被破坏。,点击,Step over,后，开始执行当前函数代码,自动给出当前语境下变量的值,当前执行的代码行,当前程序运行结果？,什么也没有，为什么？,因为没有输出任何内容,再次单击,Step over,，执行完第一个,printf,语句,printf,语句返回值被自动给出，表示输出了,38,个字符,执行结果？,执行第,1,条,printf,语句以后的输出结果,点击,run to cursor,将光标移动到此行,printf,语句返回值被自动给出，表示输出了,38,个字符,执行到此行之前,刚才那几个变量怎么不见了？因为有点远（上下文），只显示执行位置附近的，想看怎么办？,可以在此处增加你想看的东西。,基本方法：直接在此处写上（还有别的办法加）你想看的内容的表达式,如：想看,SeleFun,和,SelectTime,值，想看,SelectTime,的地址，怎么办,手工增加,SeleFun,和,SelectTime,变量，系统会自动给出它们的值,继续以,step over,的方式到此语句，注意观察,debug,工具栏的几个按钮已经变灰，原因是在执行,scanf,语句，等待你在运行窗口中录入数据,手工在任务条点击显示运行窗口，输入,3,当前上下文的一些东西又自动出现了,这个,+,号表示还可展开查看,各个变量的值发生了变化,继续单击,Step over,，执行到,ExecuteFunction,函数，然后单击,Step into,进入此函数。,单击,Step into,进入,ExecuteFunction,函数执行代码。,为什么,SeleFun,的值发生了变化？,原因：语境发生变化了，,ExecuteFunction,函数中没有这个变量。,点击此处继续执行,当前执行的代码行,等待用户输入,手工在任务条点击显示运行窗口，输入任意正整数如：,53,单击,Step into,进入,prime,函数执行代码。,点击,step out,，退出当前函数,prime,的执行，返回到原调用处,Call stack,调用堆栈,想要知道函数被调用的过程怎么办？,调用堆栈,反映了当前断点处函数是被那些函数按照什么顺序调用的。,单击,Call stack,按钮，显示,Call Stack,对话框。其中显示了一个调用系列，最上面的是当前函数，往下依次是调用函数的上级函数。,单击这些函数名可以跳到对应的函数中去。,此按钮,点击,step out,，退出当前函数,prime,的执行，返回到原调用处,原调用处,运行结果显示,再次点击,step out,，退出当前函数,ExecuteFunction,的执行，返回到原调用处,此时准备执行下一遍循环,注意语境变化,观察,SeleFun,值的改变，因为语境发生变化，返回到了主调函数,Menu(),。,观察,SelectTime,值的变化，因为选择了一次执行,执行该行语句，等待用户输入选项,输入选项为,0,，准备结束程序运行,执行该语句，跳出,for,循环,打印选择次数,Menu(),执行完毕，执行,return,语句后结束整个程序的调试运行。,在调试过程中可以随时点击此按钮结束程序运行。,8.Debug,工具条上的其它按钮功能,Memory,由于指针指向的数组，,Watch,只能显示第一个元素的值。为了显示数组的后续内容，或者要显示一片内存的内容，可以使用,memory,功能。,在,Debug,工具条上点,memory,按钮，就弹出一个对话框，在其中输入地址，就可以显示该地址指向的内存的内容。,Varibles,Debug,工具条上的,Varibles,按钮弹出一个框，显示所有当前执行上下文中可见的变量的值。特别是当前指令涉及的变量，以红色显示。,Reigsters,Debug,工具条上的,Reigsters,按钮弹出一个框，显示当前的所有寄存器的值。,其他调试手段,系统提供一系列特殊的函数或者宏来处理,Debug,版本相关的信息，如下：,宏名,/,函数名,说明,TRACE,使用方法和,printf,完全一致，他在,output,框中输出调试信息,ASSERT,它接收一个表达式，如果这个表达式为,TRUE,，则无动作，否则中断当前程序执行。对于系统中出现这个宏 导致的中断，应该认为你的函数调用未能满足系统的调用此函数的前提条件。例如，对于一个还没有创建的窗口调用,SetWindowText,等。,VERIFY,和,ASSERT,功能类似，所不同的是，在,Release,版本中，,ASSERT,不计算输入的表达式的值，而,VERIFY,计算表达式的值。,本章应掌握的内容,掌握开发环境，工作空间，项目，程序模块的基本概念。,学会使用基本的调试工具。,本部分结束,