2011下半年《軟件設(shè)計師》考點：排錯的基本方法

　　排錯(即調(diào)試)與成功的測試形影相隨。測試成功的標(biāo)志是發(fā)現(xiàn)了錯誤。根據(jù)錯誤跡象確定錯誤的原因和準(zhǔn)確位置，并加以改正的主要依靠排錯技術(shù)。

　　1.排錯過程

　　如下圖所示，排錯過程開始于一個測試用例的執(zhí)行，若測試結(jié)果與期望結(jié)果有出入，即出現(xiàn)了錯誤征兆，排錯過程首先要找出錯誤原因，然后對錯誤進行修正。因此排錯過程有兩種可能，一是找到了錯誤原因并糾正了錯誤，另一種可能是錯誤原因不明，排錯人員只得做某種推測，然后再設(shè)計測試用例證實這種推測，若一次推測失敗，再做第二次推測，直到發(fā)現(xiàn)并糾正了錯誤。

　　排錯是一個相當(dāng)艱苦的過程，究其原因除了開發(fā)人員心理方面的障礙外，還因為隱藏在程序中的錯誤具有下列特殊的性質(zhì)：

　　(1)錯誤的外部征兆遠(yuǎn)離引起錯誤的內(nèi)部原因，對于高度耦合的程序結(jié)構(gòu)此類現(xiàn)象更為嚴(yán)重;

　　(2)糾正一個錯誤造成了另一錯誤現(xiàn)象(暫時)的消失;

　　(3)某些錯誤征兆只是假象;

　　(4)因操作人員一時疏忽造成的某些錯誤征兆不易追蹤;

　　(5)錯誤是由于風(fēng)時而不是程序引起的;

　　(6)輸入條件難以精確地再構(gòu)造(例如，某些實時應(yīng)用的輸入次序不確定);

　　(7)錯誤征兆時有時無，此現(xiàn)象對嵌入式系統(tǒng)尤其普遍;

　　(8)錯誤是由于把任務(wù)分布在若干臺不同處理機上運行而造成的。

　　在軟件排錯過程中，可能遇到大大小小、形形色色的問題，隨著問題的增多，排錯人員的壓力也隨之增大，過分地緊張致使開發(fā)人員在排除一個問題的同時又引入更多的新問題。

　　盡管排錯不是一門好學(xué)的技術(shù)(有時人們更愿意稱之為藝術(shù))，但還是有若干行之有效的方法和策略，下面介紹幾種排錯方法。

　　2.排錯方法

　　無論采用哪種排錯方法，目標(biāo)只有一個，即發(fā)現(xiàn)并排除引起錯誤的原因，這要求排錯人員能把直觀想象與系統(tǒng)評估很好的結(jié)合起來。

　　常用的排錯策略分為三類：

　�、� 原始類(brute force)

　�、� 回溯類(backtracking)

　�、� 排除類(cause eliminations)

　　原始類排錯方法是最常用也是最低效的方法，只有在萬般無奈的情況下才使用它，主要思想是“通過計算機找錯”。例如輸出存儲器、寄存器的內(nèi)容，在程序安排若干輸出語句等，憑借大量的現(xiàn)場信息，從中找到出錯的線索，雖然最終也能成功，但難免要耗費大量的時間和精力。

　　回溯法能成功地用于程序的排錯。方法是從出現(xiàn)錯誤征兆處開始，人工地沿控制流程往回追蹤，直至發(fā)現(xiàn)出錯的根源，不幸的是程序變大后，可能的回溯路線顯著增加，以致人工進行完全回溯到望而不可及。

　　排除法基于歸納和演繹原理，采用“分治”的概念，首先懼與錯誤出現(xiàn)有關(guān)有所有數(shù)據(jù)，假想一個錯誤原因，用這些數(shù)據(jù)證明或反駁它;或者一次列出所有可能的原因，通過測試一一排除。只要某次測試結(jié)果說明某種假設(shè)已呈現(xiàn)倪端，則立即精化數(shù)據(jù)，乘勝追擊。

　　上述每一類方法均可輔以排錯工具。目前，調(diào)試編譯器、動態(tài)調(diào)試器(“追蹤器”)、測試用例自動生成器、存儲器映象及交叉訪問示圖等到一系列工具已廣為使用。然而，無論什么工具也替代不了一個開發(fā)人員在對完整的設(shè)計文檔和清晰的源代碼進行認(rèn)真審閱和推敲之后所起的作用。此外，不應(yīng)荒廢排錯過程中最有價值的一個資源，那就是開發(fā)小組中其他成員的評價和忠告，正所謂“當(dāng)事者迷，旁觀者清”。

　　前面多次提到，修改一處老問題可能引入幾處新問題，有時程序越改越亂，但若能做到每次糾錯前都捫心自問三個問題，情況將大為改觀：

　�、� 導(dǎo)致這個錯誤的原因在程序其他部分還可能存在嗎?

　　② 本次修改可能對程序中相關(guān)的邏輯和數(shù)據(jù)造成什么影響?引起什么問題?

　�、� 上次遇到的類似問題是如何排除的?

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