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[技術短文]

Debug


吃燒餅不免會掉芝麻,寫程式不免會有 bug。再怎麼高明的程式員,也不敢保證寫出來的程式不會有 bug。當發現程式有誤,bug 隱身其中時,就是 debugger 出動的時候了。越是高明的程式員,越是能夠靈巧地使用 debugger,讓 bug 無所遁形。

Debug 的過程分成兩個步驟:
  1. 找到 bug 所在地
  2. 修正 bug
事實上,真正困難的地方在第一點,如果你能找到 bug 所在地,應該就知道怎麼修正 bug 了。本文章簡單地介紹 debugger 的用法,希望你再次遇到 bug 時,能夠不慌不忙地把這些技巧派上用場。

調整步伐
最不花腦筋的 debug 方式就是:逐行執行,每執行一行程式碼就暫停,立刻觀察這一行的執行結果是否如你所預期,沒問題的話就繼續執行下一行。

當你在逐行執行的時候,如果遇到了 method invocation(函式呼叫),你可以選擇要跳進此 method 或者不跳進此 method。欲跳進此 method,就使用 step in;欲一口氣執行完此 method,就使用 step over。至於要不要跳進去,你可以有自己的考量。一般來說,如果你認定該 method 應該不會有問題時,你就使用 step over,否則使用 step in。

如果已經在某 method 內,但是認為此 method 後面的程式碼不會有 bug,你可以透過 step out 來往上跳,跳離開這個 method。

在 debug 的時候,前進的步伐很重要,step over、step in、step out 三者必須好好搭配使用,才不會「自亂陣腳」。

控制疏密
光靠上面三種 step 方式,要找到 bug,就如同海底撈針一樣,並不容易。你還需要 breakpoint(中斷點)的輔助。

你應該先透過經驗來判斷,bug 最有可能出現在哪些地方。然後在這些地方的前後分別設定 breakpoint。為了加快 debug 的速度,我們經常同時在程式中設定多個中斷點。

在 debug 模式下執行程式時,遇到中斷點,程式就會暫停,我們可以利用這個機會檢視目前的執行結果是否符合預期,如果有差池的話,就表示剛才執行過的程式碼有問題,你已經找到了 bug 的區域,立刻停止此次的 debug 執行模式。接著再重來一次,繼續縮小範圍。當範圍已經很小時,可以改用 step 的方式來找 bug。

分析觀察
不管是導因於 breakpoint 或 step,程式在 debug 模式下暫停時,我們都需要「觀察」(watch)程式目前的狀態(state),據以判斷方才的執行過程有無錯誤。程式狀態其實就是資料的集合,所以我們的「觀察」對象就是程式中的變數值。Debug 工具可以讓我們很方便地觀察程式中各個變數的值,有些 debug 工具還可以讓我們輸入由變數組成的計算式(expression),輸出計算結果以方便我們觀察。

某些 debugger 甚至具有修改變數值的功能,可以讓你在程式暫停時,修改程式狀態,然後繼續執行。

理清頭緒
對於多執行緒(multi-thread)程式,debugger 依然能進行上述的 step、breakpoint、watch。通常 debugger 會在 watch 視窗中以樹狀結構區分出執行緒,然後才個別列出各個執行緒的區域變數,以免混淆。

為了因應撰寫 client/server 程式的需求,有些 debug 工具甚至可以同時幫助多個 process 進行除錯。

隔空抓藥
「捎來藥丸的,可是白鬍子的老公公?」我們姑且相信這個妖婦的確具備隔空抓藥的本事,但提到這樣的本事,許多 debugger 也不遑多讓。越來越多的 debugger 開始支援 remote debugging,讓程式員可以在一部 PC 上,debug 另一部 PC 上的程式。

以 Java 來說,早期 VisualCafe 就提供了自己專屬的 remote agent,來達到 remote debugging 的功能。現在,Sun 的 JVM 都支援 JVMDI(Java VM Debug Interface)以及 JDWP(Java Debug Wire Protocol),所以想設計出一個能隔空抓藥的標準 remote debugger 也不難,主流的 Java 開發工具也開始支援 remote debugging。

de 程式中的 bug,也 de 生活中的 bug
我們除了 de 程式中的 bug,也要 de 生活中的 bug(竊聽器也被稱做 bug)。中國大陸國家主席江澤民的波音 747-300R 座機被裝滿 bug,美鳳姊姊的座車和手機內也被裝了 bug。越是重要的人,周遭的 bug 就會越多,越是需要常常進行 debug。

如果無法確定生活中毫無 bug,請各位務必要做最壞的打算,試圖干擾任何可能存在的 bug,作法很簡單,例如:放大電視機音量、關燈,都很有效。那也就是為什麼,我向親近好友坦承「關燈版」的男主角其實就是我,至今仍然沒有人相信的緣故。


本文作者:蔡學鏞
張貼日期:05/16/2002

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