郭樹文

（赤峰市環(huán)境科學(xué)研究院，內(nèi)蒙古 赤峰 024000）

VS.NET中對應(yīng)用程序進(jìn)行調(diào)試的方法和步驟

郭樹文

（赤峰市環(huán)境科學(xué)研究院，內(nèi)蒙古 赤峰 024000）

本文介紹了在Visual Studio.NET的IDE環(huán)境中對應(yīng)用程序進(jìn)行調(diào)試的方法和步驟，并介紹了VS.NET中的調(diào)試工具.

應(yīng)用程序；錯誤；調(diào)試

開發(fā)出應(yīng)用程序后，必須先確保其沒有錯誤并且安全可靠，然后才能將其交付給用戶.也就是說，在確定應(yīng)用程序可以發(fā)布之前，必須先徹底檢查該應(yīng)用程序是否存在錯誤，并且應(yīng)糾正遇到的任何錯誤.其實(shí)，任何實(shí)際的應(yīng)用軟件都不能保證完全沒有錯誤，但是程序員要保證盡力發(fā)現(xiàn)軟件存在的錯誤并修正這些錯誤.搜尋和消除錯誤的過程稱為調(diào)試.調(diào)試過程是一個程序員最重要的工作之一.

本文將詳細(xì)討論如何對C#中的應(yīng)用程序進(jìn)行調(diào)試、排除錯誤.

1 調(diào)試的必要性

以某大型購物中心的場景為例，該中心使用計(jì)算機(jī)處理其計(jì)費(fèi)系統(tǒng).此系統(tǒng)接受顧客所購所有商品的名稱和價格，計(jì)算總額，減去折扣（如果有），然后輸出最終的帳單金額.假設(shè)在事務(wù)處理過程中，收銀員的計(jì)算機(jī)屏幕顯示一則錯誤消息，然后應(yīng)用程序終止.這時候必須重新執(zhí)行未完成的當(dāng)前事務(wù)處理，還必須重新輸入全部信息.但是，如果程序員已經(jīng)預(yù)先編寫代碼對這種情況進(jìn)行處理，這種錯誤就不會發(fā)生，系統(tǒng)也不會崩潰.

必須先完全消除所有已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的語法錯誤和語義錯誤，然后才能成功部署應(yīng)用程序.而在將軟件視為完全可靠之前，應(yīng)該先對其進(jìn)行測試.軟件測試過程是軟件開發(fā)過程中的一個重要組成部分.但是，盡管測試有助于確定輸出結(jié)果是否正確，但它無法確定錯誤發(fā)生的確切位置.這就是需要使用調(diào)試的原因.

測試是對開發(fā)人員認(rèn)為正確的許多方面進(jìn)行確認(rèn)，直至開發(fā)人員發(fā)現(xiàn)其中一項(xiàng)不正確的這樣一個過程.而調(diào)試就是找出并改正這些不正確項(xiàng)的過程.

例如，程序員認(rèn)為變量X的值在某一時間將為12，或認(rèn)為在函數(shù)調(diào)用AREA(number,5)中接收到參數(shù)number和5的值是正確的.程序員對此如何確認(rèn)？答案是使用調(diào)試工具.調(diào)試工具雖然無法確定錯誤，但是對于確定錯誤發(fā)生的位置極為有用.建議在所有的編程工作中使用一個調(diào)試工具. Visual Studio.NET的IDE帶有調(diào)試工具.

2 錯誤類型

語法錯誤是編碼過程中遇到的最明顯的一類錯誤.程序員在編寫代碼的過程中不遵循語言規(guī)則時，就會產(chǎn)生語法錯誤.例如，C#要求程序員在每行代碼的末尾加上分號.如果漏掉分號，就被視為語法錯誤.

當(dāng)應(yīng)用程序試圖執(zhí)行無法實(shí)施的操作時，就會產(chǎn)生運(yùn)行時錯誤.此類錯誤發(fā)生在運(yùn)行時.在程序運(yùn)行過程中要拿一個變量作除數(shù)，然而這個時候這個變量的值是0，這種情況就會產(chǎn)生運(yùn)行時錯誤.

語義錯誤指編譯器不會直接指出的邏輯錯誤，語法可能是對的，但代碼或許不會顯示所需的輸出結(jié)果.此類錯誤僅在其實(shí)際發(fā)生時出現(xiàn)在運(yùn)行時，這是最難發(fā)現(xiàn)的程序錯誤.檢測此類錯誤的唯一方式是測試應(yīng)用程序，以確保其提供的輸出結(jié)果為預(yù)期結(jié)果.表1列出了各種錯誤之間的區(qū)別.

3 調(diào)試過程

很多程序員通常都試圖通過調(diào)用輸出函數(shù)（如Console.Write()等)來顯示某種消息，以判斷該點(diǎn)以前的代碼是否正確執(zhí)行，從而達(dá)到隔離問題的目的.這些函數(shù)還可以用來跟蹤和顯示程序內(nèi)某個變量的值.這是一種有效的調(diào)試技術(shù).但麻煩的是，一旦找到并解決了問題，必須從代碼中刪除所有這些輸出函數(shù)的調(diào)用.這是一個相當(dāng)繁瑣的過程.

表1 語法錯誤和語義錯誤

為簡化此過程，大多數(shù)編程語言和工具都提供有調(diào)試器，以便程序員觀察程序的運(yùn)行時行為并跟蹤變量的值，從而確定錯誤的位置.使用調(diào)試器的優(yōu)點(diǎn)是，檢查變量的值時不必插入任何輸出語句來顯示這些值.Visual Studio.NET也提供有調(diào)試器，以便程序員調(diào)試使用.NET支持的任意一種語言編寫的代碼.它為程序員提供了計(jì)算變量的值和編輯變量、暫掛或暫停程序執(zhí)行、查看寄存器的內(nèi)容以及查看應(yīng)用程序所耗內(nèi)存空間的工具等.

使用調(diào)試器時，必須在代碼中插入“斷點(diǎn)”，以便在特定行處停止執(zhí)行.斷點(diǎn)告知調(diào)試器，程序應(yīng)在設(shè)置的斷點(diǎn)處暫停執(zhí)行（暫時停止）.程序進(jìn)入中斷模式后，就處于暫掛狀態(tài).VS.NET中的許多調(diào)試器功能都只能在中斷模式下調(diào)用.通過這些功能，程序員可以檢查變量的值，如果需要還可以更改變量的值，也可以檢查其他數(shù)據(jù).

在VS.NET中設(shè)置斷點(diǎn)的步驟如下：

（1）右擊所需代碼行，以設(shè)置斷點(diǎn).此時會顯示彈出式窗口

（2）選擇“插入斷點(diǎn)”.設(shè)置斷點(diǎn)所在的代碼行由代碼旁的彩色點(diǎn)指示，且整行均為高亮顯示.

下圖所示為在不同的代碼行設(shè)置有斷點(diǎn)的程序示例的代碼窗口.遇到斷點(diǎn)時，程序會在設(shè)置斷點(diǎn)所在的代碼行停止.

在上圖中，控制權(quán)位于第一個斷點(diǎn)，代碼旁的黃色箭頭和黃色高亮顯示便可表明這一點(diǎn).要繼續(xù)執(zhí)行程序，請從菜單中選擇“調(diào)試”?“繼續(xù)”（也可以按快捷鍵F5）.如果設(shè)置有更多斷點(diǎn)，程序執(zhí)行將在每個斷點(diǎn)處再次停止，選擇“調(diào)試”?“繼續(xù)”后將會繼續(xù).

Visual Studio.NET環(huán)境提供了創(chuàng)建、編譯和生成應(yīng)用程序解決方案的工具.共有兩種模式可用來生成應(yīng)用程序，一種是調(diào)試模式（Debug模式）另一種是發(fā)布模式（Release模式）.調(diào)試模式可用來重復(fù)編譯應(yīng)用程序和排除錯誤，直至能夠成功運(yùn)行.當(dāng)應(yīng)用程序無需重復(fù)編譯即可發(fā)布時，再改成發(fā)布模式編譯，然后發(fā)布.

4 VS.NET中的調(diào)試工具

VS.NET調(diào)試器提供有多個窗口，用以監(jiān)控程序執(zhí)行.其中可在調(diào)試過程中使用的部分窗口包括“局部變量”窗口、“監(jiān)視”窗口、“快速監(jiān)視”對話框、“即時”窗口.下面我們將逐個說明這些窗口：

4.1 “局部變量”窗口

“局部變量”窗口顯示局部變量中的值.它只列出當(dāng)前作用域（即正在執(zhí)行的方法）內(nèi)的變量并跟蹤它們的值.控制權(quán)一旦轉(zhuǎn)到類中的其他方法，系統(tǒng)就會從“局部變量”窗口中清除列出的變量（如果超出作用域），并顯示當(dāng)前方法的變量.

調(diào)試應(yīng)用程序時從菜單中選擇“調(diào)試”→“窗口”→“局部變量”，即可顯示“局部變量”窗口.

“局部變量”窗口包含三列信息：“名稱”列顯示變量的名稱，“值”列顯示變量的值，“類型”列顯示變量的類型.當(dāng)程序執(zhí)行從一個方法轉(zhuǎn)向另一個方法時，“局部變量”窗口中顯示的變量也會改變，從而只顯示局部變量.可以為“值”列下的字符串和數(shù)值變量鍵入新值，當(dāng)值被更改后，新值將顯示為紅色.程序?qū)⑹褂眠@個變量的新值.

4.2 “監(jiān)視”窗口

“監(jiān)視”窗口用于計(jì)算變量和表達(dá)式的值，并通過程序跟蹤它們的值，也可以用來編輯變量的值.與“局部變量”窗口不同，此窗口中要“監(jiān)視”的變量應(yīng)由開發(fā)人員提供或指示.因此，可以指定不同方法中的變量.要同時檢查多個表達(dá)式或變量，可以同時打開多個“監(jiān)視”窗口.VS.NETIDE中的“監(jiān)視”窗口如圖9.4所示.變量的名稱應(yīng)在窗口中指定.執(zhí)行程序時，“監(jiān)視”窗口會自動跟蹤變量的值.如果被監(jiān)視的變量作用域不在當(dāng)前執(zhí)行的方法內(nèi)，將會顯示“標(biāo)識符超出范圍”的錯誤.

從菜單中選擇“調(diào)試”→“窗口”→“監(jiān)視”窗口（1）“監(jiān)視”窗口，（2）“監(jiān)視”窗口，（3）或“監(jiān)視”窗口，（4）即可顯示“監(jiān)視”窗口.

4.3 “快速監(jiān)視”對話框

“快速監(jiān)視”對話框可用于快速計(jì)算變量或表達(dá)式的值.通過此對話框還可以修改變量的值.下圖所示為“快速監(jiān)視”對話框.

此對話框每次只能用來顯示一個變量的值.此外，此對話框?qū)嶋H為模式對話框.也就是說，它不能用來在執(zhí)行過程中跟蹤變量的值.要繼續(xù)執(zhí)行代碼，必須關(guān)閉此對話框.要跟蹤變量的值，可以單擊“添加監(jiān)視”按鈕，將變量添加到“監(jiān)視”窗口中.

用右鍵單擊變量并選擇“快速監(jiān)視”，即可顯示“快速監(jiān)視”對話框.

4.4 “即時”窗口

“命令”窗口的即時模式可用于檢查變量的值、給變量賦值以及運(yùn)行一行代碼.下圖所示為VS. NET中“命令”窗口的即時模式.要查找變量的值，必須在變量的名稱前添加問號(?).當(dāng)應(yīng)用程序處于中斷模式時，值將顯示在“命令”窗口的即時模式中.同樣，在此窗口中鍵入賦值代碼，然后按下Enter鍵，即可更改變量的值.分中斷模式無法使用“即時”窗口.

從菜單中選擇“調(diào)試”→“窗口”→“即時”，即可顯示即時模式下的“命令”窗口.

5 Visual Studio.NET調(diào)試器的部分功能

（1）跨語言調(diào)試使用 VB.NET、VC++.NET、VC#.NET、Managed Extensions for C++、腳本和SQL編寫的應(yīng)用程序.

（2）調(diào)試為Microsoft.NET框架公共語言運(yùn)行庫編寫的應(yīng)用程序以及Win 32本機(jī)應(yīng)用程序.

（3）加入正在主機(jī)或遠(yuǎn)程機(jī)器上運(yùn)行的程序.

（4）通過在單個Visual Studio解決方案中啟動多個程序，或加入已經(jīng)在運(yùn)行的其他程序來調(diào)試多個程序.

調(diào)試在編碼過程中以最小粒度執(zhí)行.現(xiàn)在已經(jīng)有很多的方法和調(diào)試環(huán)境幫助軟件開發(fā)人員在編碼過程中調(diào)試程序.集成開發(fā)環(huán)境(IDE)提供了一種在不需要編譯的情況下捕獲語言專有預(yù)定義錯誤（如語句結(jié)尾缺少字符和未定義變量等）的方式.

通過對應(yīng)用程序的調(diào)試，可以找出程序中存在的絕大部分語法錯誤和運(yùn)行時錯誤，減少程序在運(yùn)行過程中出現(xiàn)錯誤，造成系統(tǒng)中斷.但是，即使找到并消除了應(yīng)用程序中的語法錯誤和運(yùn)行時錯誤，程序仍然不一定完全正確.要確保應(yīng)用程序工作完全正常，還必須使用各種數(shù)據(jù)對其進(jìn)行測試.測試可以確保向客戶交付穩(wěn)定可靠的產(chǎn)品，是檢查應(yīng)用程序并確保其符合設(shè)計(jì)規(guī)范的過程.測試的另一個重要原因是軟件中包含許多尚未發(fā)現(xiàn)的錯誤，為找出應(yīng)用程序中這些錯誤，應(yīng)當(dāng)對其進(jìn)行測試.

〔1〕Jeff Ferguson,Brian Patterson et al.C# Bible [M].北京：電子工業(yè)出版社出版,2002(12):258-269.

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