软件调试(30)

1、 软件测试软件测试 什么是什么是软件调试软件调试？ 软件调试的原因？软件调试的原因？ 什么是软件调试？什么是软件调试？ 软件调试的特点软件调试的特点 调试步骤调试步骤 调试的主要难点调试的主要难点 DEBUG的由来的由来 s 1937年，年，美国青年美国青年霍德华霍德华.艾肯找到艾肯找到IBM公司为公司为 其投资其投资200万美元研制计算机，第一台成品艾肯万美元研制计算机，第一台成品艾肯 把它取名为：把它取名为：马克马克1号号（mark1） s 为马克为马克1号编制程序的是号编制程序的是哈佛哈佛的一位女数学家的一位女数学家格格 蕾丝蕾丝莫雷莫雷霍波霍波，有一天，她在调试程序时出现，有一天，她在

2、调试程序时出现 故障，拆开继电器后，发现有只飞蛾被夹扁在触故障，拆开继电器后，发现有只飞蛾被夹扁在触 点中间，从而点中间，从而“卡卡”住了机器的运行住了机器的运行 s 霍波诙谐的把霍波诙谐的把程序故障统称为程序故障统称为“臭虫（臭虫（BUG）”， 把排除程序故障叫把排除程序故障叫DEBUG 软件调试的原因？软件调试的原因？ 任何一个天才都不敢说，他编的程序是任何一个天才都不敢说，他编的程序是 完全正确的。几乎每一个稍微复杂一点的完全正确的。几乎每一个稍微复杂一点的 程序都必须经过反复的调试，修改，最终程序都必须经过反复的调试，修改，最终 才完成。所以说，程序的调试是编程中的才完成。所以说，程序

3、的调试是编程中的 一项重要技术。一项重要技术。 在应用程序中发现并排除错误的过程叫在应用程序中发现并排除错误的过程叫 做调试。做调试。 软件调试软件调试 软件调试是在进行了成功的测试之后才软件调试是在进行了成功的测试之后才 开始的工作。它与软件测试不同，调试开始的工作。它与软件测试不同，调试 的任务是的任务是 。 调试活动由两部分组成：调试活动由两部分组成： 。 。 调试工作是一个具有很强技巧性的工作。调试工作是一个具有很强技巧性的工作。 ，而外部表现与内在原因，而外部表现与内在原因 之间常常没有明显的联系。如果要找出真之间常常没有明显的联系。如果要找出真 正的原因，排除潜在的错误，不是一件易

4、正的原因，排除潜在的错误，不是一件易 事。事。 可以说，可以说， 。 个人自尊会从中阻挠个人自尊会从中阻挠 热情耗尽热情耗尽 可能迷失方向可能迷失方向 必须自力更生必须自力更生 (1) ； (2) ； (3) ； (4) 。 现象与原因所处的位置可能相距甚远。现象与原因所处的位置可能相距甚远。 当其它错误得到纠正时，这一错误所表当其它错误得到纠正时，这一错误所表 现出的现象可能会暂时消失，但并未实现出的现象可能会暂时消失，但并未实 际排除。际排除。 现象实际上是由一些非错误原因现象实际上是由一些非错误原因( (例如，例如， 舍入不精确舍入不精确) )引起的。引起的。 现象可能是由于一些不容易发

5、现的人为现象可能是由于一些不容易发现的人为 错误引起的。错误引起的。 错误是由于时序问题引起的，与处理错误是由于时序问题引起的，与处理 过程无关。过程无关。 现象是由于难于精确再现的输入状态现象是由于难于精确再现的输入状态 （例如，实时应用中输入顺序不确定）（例如，实时应用中输入顺序不确定） 引起。引起。 现象可能是周期出现的。在软、硬件现象可能是周期出现的。在软、硬件 结合的嵌入式系统中常常遇到。结合的嵌入式系统中常常遇到。 磨刀不误砍柴功磨刀不误砍柴功 熟悉当前的开发（调试）环境熟悉当前的开发（调试）环境，比如：设置断点、单，比如：设置断点、单 步运行、全速运行、终止运行，查看步运行、全速

6、运行、终止运行，查看RAM、查看堆栈、查、查看堆栈、查 看看IO口状态口状态总之，要熟练掌握基本操作的方法，并总之，要熟练掌握基本操作的方法，并 深刻了解其中意义。深刻了解其中意义。 了解软件本身的可用资源和特性了解软件本身的可用资源和特性。 了解操作系统和一些硬件资源的知识了解操作系统和一些硬件资源的知识。 掌握基本的调试技巧和常用的调试工具掌握基本的调试技巧和常用的调试工具。 搜索、鉴别资料的能力搜索、鉴别资料的能力。（内事问百度、外事问谷歌）。（内事问百度、外事问谷歌） 与人沟通，描述问题的能力与人沟通，描述问题的能力。（调试。（调试36计的最后一计的最后一 计计就是向他人讨教。尤其是我

7、们现在可以直接询问一就是向他人讨教。尤其是我们现在可以直接询问一 些技术支持，这使得我们解决问题更加便捷。当然，你得些技术支持，这使得我们解决问题更加便捷。当然，你得 把话说明白才行）把话说明白才行） 差不多了，如果上述差不多了，如果上述6把砍柴刀磨好了，就可以开始调把砍柴刀磨好了，就可以开始调 试了。接下来，请调试你的程序试了。接下来，请调试你的程序 软件常见的错误类型软件常见的错误类型 语法错误语法错误 编译错误编译错误 运行错误运行错误 逻辑错误逻辑错误 1 语法错误语法错误 词法错误和句法错误。词法错误和句法错误。 例如：前边有例如：前边有 ，后边缺少，后边缺少 参数该是整型的变量用了

8、字符型参数该是整型的变量用了字符型 2 编译错误编译错误 编译错误编译错误是指程序在编译过程中出现的错误。它是指程序在编译过程中出现的错误。它 是由于不正确的编写代码而产生的如非法使用或是由于不正确的编写代码而产生的如非法使用或 丢失关键字、遗漏了某些必需的标点符号、函数丢失关键字、遗漏了某些必需的标点符号、函数 调用缺少参数或传递了不匹配的参数等等。调用缺少参数或传递了不匹配的参数等等。 例：例： fore(int i = 0; i 100; i+)/关键字书写错关键字书写错 误误 编译错误 3 运行时错误运行时错误 运行时错误是指应用程序在运行期间执行运行时错误是指应用程序在运行期间执行

9、了非法操作或某些操作失败，如打开的文了非法操作或某些操作失败，如打开的文 件未找到、磁盘空间不足、网络连接断开、件未找到、磁盘空间不足、网络连接断开、 除法中除数为零等等；除法中除数为零等等； 例：数组下标越界是一种典型的运行时错例：数组下标越界是一种典型的运行时错 误。误。 int arrayX = new int 4; for(int i = 0; i5;i+) arrayXi = i; 运行时错误运行时错误 运行时错误运行时错误 4 逻辑错误逻辑错误 逻辑错误是指应用程序逻辑错误是指应用程序未按照预期的方式运行未按照预期的方式运行时所产生时所产生 的错误。一般来讲，这不是属于语法层次的错

10、误，应用的错误。一般来讲，这不是属于语法层次的错误，应用 程序可以执行，但是得不到正确的预期结果。程序可以执行，但是得不到正确的预期结果。 例：例： 对于一个数组的初始化对于一个数组的初始化,预期对其某个特定位置赋初始预期对其某个特定位置赋初始 值，其余置零：值，其余置零： int array = new int 100; array55 = 55; for(int i = 0;i100;i+) arrayi = 0; 那么在这段代码完成后就没有得到我们预期的结果（代那么在这段代码完成后就没有得到我们预期的结果（代 码执行顺序的逻辑错误）。码执行顺序的逻辑错误）。 调试的类别调试的类别 调试方

11、法分为两种：调试方法分为两种：动态调试动态调试和和静态调试静态调试。 程序的程序的静态调试静态调试就是在程序编写完以后，就是在程序编写完以后， 由人工由人工“代替代替”“”“模拟模拟”计算机，对程序计算机，对程序 进行仔细检查，主要检查程序中的语法规进行仔细检查，主要检查程序中的语法规 则和逻辑结构的正确性。实践表明，有很则和逻辑结构的正确性。实践表明，有很 大一部分大一部分 错误可以通过静态检查来发现。错误可以通过静态检查来发现。 通过静态调试，可以大大缩短上机调试的通过静态调试，可以大大缩短上机调试的 时间，提高上机的效率。时间，提高上机的效率。 调试的分类调试的分类 程序的程序的动态调试

12、动态调试就是实际上机调试，它就是实际上机调试，它 贯穿在编译、连接和运行的整个过程中。贯穿在编译、连接和运行的整个过程中。 根据程序编译、连接和运行时计算机给根据程序编译、连接和运行时计算机给 出的错误信息进行程序调试，这是程序出的错误信息进行程序调试，这是程序 调试中最常用的方法，也是最初步的动调试中最常用的方法，也是最初步的动 态调试。在此基础上，通过态调试。在此基础上，通过“分段隔分段隔 离离”、“设置断点设置断点”、 “跟踪打印跟踪打印”进进 行程序的调试。行程序的调试。 暴力法调试暴力法调试 归纳法归纳法 演绎法演绎法 回溯法回溯法 测试法测试法 应用以上任一种方法之前，都应当对错误

13、的征兆进行全面彻底的应用以上任一种方法之前，都应当对错误的征兆进行全面彻底的 分析，得出对出错位置及错误性质的推测，再使用一种适当的调分析，得出对出错位置及错误性质的推测，再使用一种适当的调 试方法来检验推测的正确性。试方法来检验推测的正确性。 l 这种调试方法目前使用较多，效率较低。它不这种调试方法目前使用较多，效率较低。它不 需要过多的思考，比较省脑筋。例如：需要过多的思考，比较省脑筋。例如： ，在这大量的数据中寻找出错的位，在这大量的数据中寻找出错的位 置。置。 ，把打印语句插在出错的源程序，把打印语句插在出错的源程序 的各个关键变量改变部位、重要分支部位、子程序调用部位，的各个关键变量

14、改变部位、重要分支部位、子程序调用部位， 跟踪程序的执行，监视重要变量的变化。跟踪程序的执行，监视重要变量的变化。 。利用某些程序语言的调试功能或专门的交互。利用某些程序语言的调试功能或专门的交互 式调试工具，分析程序的动态过程，而不必修改程序。式调试工具，分析程序的动态过程，而不必修改程序。 难以在内存区域与变量之间建立对应关系难以在内存区域与变量之间建立对应关系 内存信息数量庞大内存信息数量庞大,大多数与调试无关大多数与调试无关 内存信息输出是静态快照内存信息输出是静态快照,是某一刻的状态是某一刻的状态,需需 要的是跟踪动态状态要的是跟踪动态状态 内存信息很少可以精确地在错误发生地方产生内

15、存信息很少可以精确地在错误发生地方产生 通过分析输出的内存信息发现问题的办法不多通过分析输出的内存信息发现问题的办法不多 它不是鼓励我们思考程序中的问题它不是鼓励我们思考程序中的问题,而主要是而主要是 一种一种碰运气碰运气的方法的方法 它所产生的需要分析的数据量非常庞大它所产生的需要分析的数据量非常庞大 它要求我们修改程序它要求我们修改程序,这些修改可能会掩盖掉这些修改可能会掩盖掉 错误错误,改变关键时序关系改变关键时序关系,或者会引入新错误或者会引入新错误 它可能对小程序有效它可能对小程序有效,大型程序成本相当高大型程序成本相当高,而而 且对于一些类型的程序且对于一些类型的程序,甚至无法使用

16、甚至无法使用. 类似于在程序中插入打印语句类似于在程序中插入打印语句,但不修改但不修改 程序程序 可以使用编程语言的调试功能可以使用编程语言的调试功能 特点是可设置断点特点是可设置断点 也需要碰运气也需要碰运气,会产生大量的无关数据会产生大量的无关数据 忽略了思考忽略了思考的过程的过程 调试程序和侦破谋杀案有相似处调试程序和侦破谋杀案有相似处 谜案都是通过仔细分析线索谜案都是通过仔细分析线索,将表面不重将表面不重 要的线索联系起来，这不是一个使用蛮要的线索联系起来，这不是一个使用蛮 力的方法力的方法 其他方法都失败了其他方法都失败了 其他方法的补充，而不是替代其他方法的补充，而不是替代 这是在

17、小程序中常用的一种有效的调试方法。这是在小程序中常用的一种有效的调试方法。 一旦发现了错误，人们一旦发现了错误，人们先分析错误征兆先分析错误征兆，确定最先发现，确定最先发现 “症状症状”的位置。然后，人工沿程序的控制流程，向回的位置。然后，人工沿程序的控制流程，向回 追踪源程序代码，直到找到错误根源或确定错误产生的追踪源程序代码，直到找到错误根源或确定错误产生的 范围。范围。 例如，程序中发现错误处是某个打印语句。通过输出值例如，程序中发现错误处是某个打印语句。通过输出值 可推断程序在这一点上变量的值。再从这一点出发，回可推断程序在这一点上变量的值。再从这一点出发，回 溯程序的执行过程，反复考

18、虑：溯程序的执行过程，反复考虑：“如果程序在这一点上如果程序在这一点上 的状态（变量的值）是这样，那么程序在上一点的状态的状态（变量的值）是这样，那么程序在上一点的状态 一定是这样一定是这样.”， 直到找到错误的位置。直到找到错误的位置。 归纳法是一种从特殊推断一般的 系统化思考方法。 归纳法调试的基本思想是：从一 些线索(错误征兆)着手，通过分 析它们之间的关系来找出错误。 列出所有已知的测试用例和 程序执行结果。看哪些输入数据的运行结果是 正确的，哪些输入数据的运行结果有错误。 由于归纳法是从特殊到一般的推断过程，所以需 要组织整理数据，以发现规律。 常以3W1H形式组织可用的数据： “W

19、hat” 列出一般现象； “Where”说明发现现象的地点； “When” 列出现象发生时所有已知情况； “How” 说明现象的范围和量级； “Yes”描述出现错误的描述出现错误的3W1H； “No”作为比较，描述了没有错作为比较，描述了没有错 误的误的3W1H。通过分析找出矛盾。通过分析找出矛盾 来。来。 分析线索之间的关系，利用在线索结构中观察到分析线索之间的关系，利用在线索结构中观察到 的矛盾现象，设计一个或多个关于出错原因的假的矛盾现象，设计一个或多个关于出错原因的假 设。如果一个假设也提不出来，归纳过程就需要设。如果一个假设也提不出来，归纳过程就需要 收集更多的数据。此时，应当再设计

20、与执行一些收集更多的数据。此时，应当再设计与执行一些 测试用例，以获得更多的数据。测试用例，以获得更多的数据。 把假设与原始线索或数据进行比较，若它能把假设与原始线索或数据进行比较，若它能 完全解释一切现象，则假设得到证明；否则，完全解释一切现象，则假设得到证明；否则， 就认为假设不合理，或不完全，或是存在多就认为假设不合理，或不完全，或是存在多 个错误，以致只能消除部分错误。个错误，以致只能消除部分错误。 演绎法是一种演绎法是一种从一般原理或前提从一般原理或前提出发，经出发，经 过过排除和精化排除和精化的过程来推导出结论的思考的过程来推导出结论的思考 方法。方法。 演绎法排错是测试人员首先根

21、据已有的测演绎法排错是测试人员首先根据已有的测 试用例，试用例，设想及枚举出所有可能出错的原设想及枚举出所有可能出错的原 因做为假设因做为假设；然后再用原始测试数据或新；然后再用原始测试数据或新 的测试，从中逐个排除不可能正确的假设；的测试，从中逐个排除不可能正确的假设； 最后，再用测试数据验证余下的假设确是最后，再用测试数据验证余下的假设确是 出错的原因。出错的原因。 把所有可能的错误原因列成表。通过把所有可能的错误原因列成表。通过 它们，可以组织、分析现有数据。它们，可以组织、分析现有数据。 仔细分析已有的数据，寻找矛盾，力仔细分析已有的数据，寻找矛盾，力 求排除前一步列出所有原因。如果所

22、求排除前一步列出所有原因。如果所 有原因都被排除了，则需要补充一些有原因都被排除了，则需要补充一些 数据数据( (测试用例测试用例) )，以建立新的假设。，以建立新的假设。 利用已知的线索，进一步改进余下的假利用已知的线索，进一步改进余下的假 设，使之更具体化，以便可以精确地确设，使之更具体化，以便可以精确地确 定出错位置。定出错位置。 使用测试用例。供使用测试用例。供调试的测试用例调试的测试用例，目，目 的是提供有用的信息，定位某个被怀疑的是提供有用的信息，定位某个被怀疑 的错误的错误 当发现缺陷的症状后，会编写供调试的当发现缺陷的症状后，会编写供调试的 测试用例，发现错误位置测试用例，发现

23、错误位置 不是一种独立的方法，常结合归纳法或不是一种独立的方法，常结合归纳法或 演绎法一起使用演绎法一起使用 在调试方面，许多原则本质上是在调试方面，许多原则本质上是 心理学方面的问题。调试由两部心理学方面的问题。调试由两部 分组成，调试原则也分成两组。分组成，调试原则也分成两组。 用头脑去分析思考与错误征兆有关的信用头脑去分析思考与错误征兆有关的信 息息, ,避开死胡同。避开死胡同。 如果遇到僵局，就留在稍后解决。如果遇到僵局，就留在稍后解决。 遇到困难，就把问题描述给别人听。遇到困难，就把问题描述给别人听。 只把调试工具当做辅助手段来使用。利只把调试工具当做辅助手段来使用。利 用调试工具，

24、可以帮助思考，但不能代用调试工具，可以帮助思考，但不能代 替思考。替思考。 避免用试探法，最多只能把它当做最后避免用试探法，最多只能把它当做最后 手段。手段。 在出现错误的地方，很可能还有别的错误。在出现错误的地方，很可能还有别的错误。 应纠正错误本省，而不是症状。应纠正错误本省，而不是症状。 正确纠正错误的可能性并非正确纠正错误的可能性并非100% 正确修改错误的可能性随着程序的规模增加而降低正确修改错误的可能性随着程序的规模增加而降低 当心修正一个错误的同时有可能会引入新的错误。当心修正一个错误的同时有可能会引入新的错误。 修改错误的过程将迫使人们暂时回到程序设计阶段。修改错误的过程将迫使

25、人们暂时回到程序设计阶段。 修改源代码程序，不要改变目标代码。修改源代码程序，不要改变目标代码。 错误出现在什么地方？错误出现在什么地方？ 谁制造了这个错误？谁制造了这个错误？ 那些做的不正确？那些做的不正确？ 如何避免该错误的出现？如何避免该错误的出现？ 为什么错误没有及早发现？为什么错误没有及早发现？ 该如何更早的发现错误？该如何更早的发现错误？ 指表现在艺术、工艺、体育等方面的巧指表现在艺术、工艺、体育等方面的巧 妙的技能。妙的技能。 为什么要先调显示模块？道理很简单，为什么要先调显示模块？道理很简单， 我们说我们说“眼睛是心灵的窗户眼睛是心灵的窗户”，同样，同样， “显示是程序的窗户显

26、示是程序的窗户”。一旦把显示模。一旦把显示模 块调试好了，就可以通过这个窗口，观块调试好了，就可以通过这个窗口，观 察察 程序内部的数据和状态了。程序内部的数据和状态了。 优先调试人机界面优先调试人机界面 如何实现这个慢镜头呢？方法很多：如何实现这个慢镜头呢？方法很多： 1、单步运行、单步运行 2、在每一步分动作之后设立断点、在每一步分动作之后设立断点 3、在每一步分动作之后插入足够的延时，让我、在每一步分动作之后插入足够的延时，让我 们可以看清楚这些分动作们可以看清楚这些分动作 通过慢镜头的反复回放，我们就可以发现，到底通过慢镜头的反复回放，我们就可以发现，到底 是哪一个分动作出现了问题。是哪一个分动作出现了问题。 只要一个功能可以被细分为若干的动作，那么这只要一个功能可以被细分为若干的动作，那么这 一招一招“慢镜头分解法慢镜头分解法”都是可以使用的。都是可以使用的。 慢镜头的威力慢镜头的威力 我们可以在不同的分支路口，或者在我们怀疑的地方，设我们可以在不同的分支路口，或者在我们怀疑的地方，设 立断点，看程序是否走了不该经过的路径。立断点，看程序是否走了不该经过的路径。 举个例子，比如程序中某个环节有举个例子，比如程序中某个环节有A、B两个分支，正常两个分支，正常 时只走时只走A分支，不正常时才走分支，不正常时才走B分支。那么我们可以在分支。那么