Отладка в Visual Studio. 
Поиск логических ошибок в программе

Как было показано в предыдущем разделе на примере программы, преобразующей массив целых чисел, приложение может собираться и работать, но не выполнять полностью того, что ему полагается делать. Это означает, что текст программы не соответствует спецификации поставленной задачи и содержит логическую ошибку, а возможно, сразу и несколько логических ошибок.

Из всех категорий ошибок логические ошибки найти наиболее трудно, так как они берут свое начало в ошибочном рассуждении при поиске решения задачи. Такие ошибки обнаруживаются на этапе выполнения программы и приводят к неверным результатам, к остановке или «зависанию» приложения. Это делает необходимым тестирование приложения с различными наборами данных. Только тщательное тестирование на самых разнообразных значениях данных может дать на практике гарантию того, что приложение не содержит логических ошибок.

Самым простым способом локализации логической ошибки является пошаговое прослеживание результатов выполнения всех операторов программы. При отладке приложения в VS можно отображать значения указанных переменных или выражений в любой точке программы.

Вычисленные значения можно, сравнивать с теми, что должны быть, и если обнаруживается несоответствие, то, логическая ошибка локализована.

Начало сеанса отладки

Первый шаг отладки приложения — это выбор команды Start Debugging (F5) на стандартной панели инструментов или в меню Debug, после чего приложение запускается в режиме отладки.

Перед началом отладки целесообразно определить то место в программе, где возможна ошибка. Это, как правило, позволяет существенно сократить время, затрачиваемое на поиски ошибки. В примере 2 ошибка может содержаться в том фрагменте программы, который изменяет значения элементов массива после их ввода с клавиатуры.

Установка точек останова

Для того чтобы отладчик прерывал выполнение программы на определенной строке, необходимо установить на этой строке точку останова. Точка останова — это просто место (например, строка с оператором программы), которое помечено для отладчика и отображается красным кружком в поле индикаторов (узкое поле серого цвета с левого края окна редактора кода). Когда отладчик встречает точку останова, то выполняющаяся программа моментально останавливается (до выполнения данной строки кода).

Установить точку останова на какой-либо строке кода можно при помощи щелчка по полю индикаторов данной строки (рис. 16). Либо можно установить курсор на нужной строке и нажать клавишу F9.

Рисунок 16. Установка точки останова.

Просмотр данных в отладчике

Когда выполнение программы в сеансе отладки приостановлено (например, при помощи точки останова), можно изучить состояние и содержимое ее переменных и объектов. Для этого в VS можно использовать три вида окон: Local (Локальные), Autos (Видимые) и Watch (Контрольные).

Доступ к окнам можно получить нажав Debug->Windows->выбрать нужное окно (Рис. 17).

Рисунок 17. Доступ к окнам.

Окно Local показывает все переменные и их значения для текущей области видимости отладчика. Это дает вам представление обо всем, что имеется в текущей выполняющейся функции. Переменные в этом окне организованы в список и автоматически настраиваются отладчиком. На рис. 18 показан пример окна Local. С его помощью можно увидеть приложение нашего примера, которое приостановлено до обнуления соответствующих элементов массива. Обратите внимание, что объект (массив) a развернут для того, чтобы показать значения его элементов в момент остановки выполнения программы. По мере установки значений результаты будут отображаться в столбце Value.

Однако очень часто просмотр всех локальных переменных дает слишком много информации, чтобы в ней можно было разобраться. Так может происходить тогда, когда в области видимости данного процесса или функции находится слишком много операторов. Для того чтобы увидеть значения, связанные с той строкой кода, на которую вы смотрите, можно использовать окно Autos. Это окно показывает значения всех переменных и выражений, имеющихся в текущей выполняющейся строке кода или в предыдущей строке кода. На рис. 19 показано окно Autos для той же самой строки кода, которая показана на рис. 18. Обратите внимание на разницу.

Окна Watch в VS позволяют настраивать собственный список переменных и выражений, за которыми нужно наблюдать (рис. 20). Окна Watch выглядят и ведут себя точно так же, как и окна Local и Autos. Кроме того, те элементы, которые вы размещаете в окнах Watch, сохраняются между сеансами отладки.

Рисунок 18. Окно Local.

Рисунок 19. Окно Autos.

Вы получаете доступ к окнам Watch из меню или панели инструментов Debug (рис. 17). Четыре окна Watch (которые называются Watch 1, Watch 2, Watch 3 и Watch 4) позволяют настроить четыре списка элементов, за которыми необходимо наблюдать. Эта возможность может быть особенно полезна в том случае, когда каждый список относится к отдельной области видимости вашего приложения.

Переменную или выражение в окно Watch 1 можно добавить из редактора кода. Для этого в редакторе кода выделите переменную (или выражение), щелкните по ней правой кнопкой мыши и выберите пункт Add Watch. При этом выделенная переменная (или выражение) будет помещена в окно Watch 1. Вы можете также перетащить выделенный элемент в это окно.

Рисунок 20. Окно Watch 1.

Пошаговое прохождение для поиска ошибки

После того как в нашем примере отладчик, встретив точку останова, прервал выполнение программы, далее можно выполнять код по шагам (режим трассировки). Для этого можно выбрать команду Step into на панели инструментов Debug или нажать функциональную клавишу F11(Рис. 21). Это приведет к последовательному выполнению кода по одной строке, что позволит вам видеть одновременно и ход выполнения приложения, и состояние объектов программы по мере выполнения кода. Команда Step into (F11) позволяет продвигаться по коду по одной строке. Вызов этой команды выполнит текущую строку кода и поместит курсор на следующую выполняемую строку. Важное различие между Step into и другими похожими командами состоит в том, как Step into обрабатывает строки кода, в которых содержатся вызовы функций. Если вы находитесь на строке кода, которая вызывает другую функцию программы, то выполнение команды Step into перенесет вас на первую строку этой функции.

Если сделать так в нашем примере, то вы увидите ошибку: обнуление элементов массива должно начинаться не с элемента с индексом i1, а со следующего элемента i1+1.

Команда Step out (F10) позволяет вам сохранять фокус в текущей функции (не заходя в вызываемые ею подпрограммы), т. е. вызов Run out приведет к выполнению строки за строкой, но не заведет вас в вызовы функций и при этом следующей выполняемой строкой для пошагового прохождения станет следующая за вызовом функции строка.

Рис 21. Команда Step Into.

Одной из более удобных (и часто упускаемых) функциональных возможностей набора инструментов отладки является функция Run to cursor (Выполнить до текущей позиции). Она работает в полном соответствии со своим названием. Вы устанавливаете курсор на некий код и вызываете эту команду. Приложение компилируется и выполняется до тех пор, пока не доходит до той строки, где находится курсор. В этой точке отладчик прерывает приложение и выдает вам эту строку кода для пошагового прохождения. Рис. 22.

Рисунок 22. Вызов команды Run To Cursor.

Продолжить отладку после точки останова можно повторным нажатием на кнопку F5 (Start Debugging).

Рисунок 23. Результат работы программы после исправления ошибки.

Рассмотрим пошаговое выполнение программы с использованием окна Watch на простейшем примере.

Пример.

#include «stdafx.h» .

#include «conio.h» .

int _tmain (int argc, _TCHAR* argv[]).

{.

int a, S, i, b;

a=0;

b=0;

i=0;

S=1;

do.

{.

a=a+1;

b=b+2;

S=(S*a)+(S/b);

i++;

}while (i<5);

printf («%d», S);

getch ();

return 0;

}.

Запускаем трассировку (Step Into) нажатием F11 либо Debug>Step Into. Открываем окно Watch (Debug>Windows>Watch>Watch1). Переход на следующий шаг осуществляется нажатием кнопки F11.

Рисунок 24. Окно редактора кода в начале трассировки.

Рисунок 25. Значение переменных перед первым прохождением цикла.

Рисунок 26. Окно редактора кода перед первым прохождением цикла.

Рисунок 27. Значения переменных после выполнения операции а=а+1.

Рисунок 28. Значения переменных после выполнения операции b=b+2.

Рисунок 29. Значения переменных после выполнения операции S=(S*a)+(S/b).

Рисунок 30. Значения переменных после выполнения операции i++.

Рисунок 31. Значения переменных после прохождения цикла.

Рисунок 32. Вывод итогового значения на экран

Приложение 1

Таблица наиболее часто доускаемых ошибок