張秀美，趙旭霞

（中國(guó)石油大學(xué)，北京 102249）

程序調(diào)試技術(shù)在C語(yǔ)言函數(shù)教學(xué)中的應(yīng)用

張秀美，趙旭霞

（中國(guó)石油大學(xué)，北京 102249）

函數(shù)是C語(yǔ)言程序的基本組成單位，在C語(yǔ)言教學(xué)中必須使學(xué)生很好地掌握函數(shù)的概念、定義和調(diào)用等內(nèi)容。本文針對(duì)學(xué)生在學(xué)習(xí)函數(shù)過程中出現(xiàn)的一系列問題，提出在函數(shù)教學(xué)過程中使用程序調(diào)試技術(shù)加強(qiáng)對(duì)函數(shù)調(diào)用過程的演示，從而使學(xué)生更好地掌握函數(shù)的內(nèi)容，達(dá)到了較好的教學(xué)效果。

C語(yǔ)言；函數(shù)；調(diào)試技術(shù)

C語(yǔ)言是一門函數(shù)式語(yǔ)言。學(xué)習(xí)C語(yǔ)言編程必須學(xué)好函數(shù)的使用。筆者在多年的教學(xué)過程中，發(fā)現(xiàn)學(xué)生在學(xué)習(xí)函數(shù)的過程存在一些問題。雖然這些內(nèi)容教師在課堂上都十分認(rèn)真地講解，但有些學(xué)生還是覺得內(nèi)容很抽象，不容易理解。程序調(diào)試技術(shù)一般用在程序查錯(cuò)上。在程序調(diào)試的過程中，可以看到程序的執(zhí)行過程，包括函數(shù)的調(diào)用過程、形參實(shí)參的傳遞，變量的內(nèi)存地址等內(nèi)容，這樣可以很直觀地給學(xué)生講解函數(shù)的相關(guān)內(nèi)容，因此筆者在函數(shù)的教學(xué)中使用了程序調(diào)試技術(shù)，使教學(xué)內(nèi)容不再抽象，而是具體化，使學(xué)生能夠更好地掌握相關(guān)知識(shí)，達(dá)到了較好的結(jié)果。

程序調(diào)試技術(shù)在函數(shù)教學(xué)中的具體使用：

1.通過調(diào)試技術(shù)直觀地查看函數(shù)的調(diào)用過程。首先設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的使用函數(shù)的實(shí)例，jc函數(shù)實(shí)現(xiàn)計(jì)算n的階乘。在main函數(shù)中通過函數(shù)調(diào)用來求任意一個(gè)整數(shù)的階乘。double jc（int n），{double mul=1；//……2，int i；for（i=1；i＜=n；i++）mul*=i；return mul；}//……..3；int main（），{int num=5；double r；r=jc（n）；//…….1，printf（"jiecheng is：%. 0f"，jc（num））；return 0；}。為了給學(xué)生演示函數(shù)調(diào)用的過程，在標(biāo)號(hào)1語(yǔ)句處設(shè)置斷點(diǎn)，然后選擇go（F5）菜單調(diào)試執(zhí)行該程序，則程序執(zhí)行到斷點(diǎn)處停下，然后進(jìn)行單步調(diào)試，在debug工具欄中選擇Step into（F11）項(xiàng)，跟蹤進(jìn)到j(luò)c函數(shù)內(nèi)部查看，系統(tǒng)的執(zhí)行箭頭就會(huì)從原先1的位置跳轉(zhuǎn)到標(biāo)號(hào)2的位置去，可以通過單擊debug工具欄中CallStack項(xiàng)打開CallStack對(duì)話框查看調(diào)用細(xì)節(jié)，如圖1所示。圖中顯示了main函數(shù)調(diào)用了jc函數(shù)，實(shí)參的值是10。繼續(xù)單步調(diào)試，系統(tǒng)執(zhí)行jc函數(shù)的代碼，執(zhí)行到3處后，系統(tǒng)的執(zhí)行箭頭就會(huì)從標(biāo)號(hào)3的位置跳回到標(biāo)號(hào)1的位置去，表示函數(shù)調(diào)用完成，此時(shí)CallStack對(duì)話框也發(fā)生了變化，如圖2所示。這樣學(xué)生就很清晰地看到了程序運(yùn)行過程中函數(shù)的調(diào)用過程，加深了記憶和理解。

圖1 jc函數(shù)被調(diào)用后

圖2 jc函數(shù)返回后

2.通過程序調(diào)試技術(shù)了解函數(shù)參數(shù)傳遞過程和局部變量的概念。在函數(shù)教學(xué)中，形參和實(shí)參的關(guān)系往往是學(xué)生容易出錯(cuò)的地方。形參和實(shí)參是兩個(gè)不同的變量，實(shí)參的作用就是給形參傳值。而函數(shù)的形參以及函數(shù)內(nèi)定義的變量都是函數(shù)的局部變量，只能在該函數(shù)中使用。而在調(diào)試中通過查看變量的值可以很清晰地看到這些知識(shí)的作用，則比較生動(dòng)具體。在上例中，程序在斷點(diǎn)停下后，選擇debug工具欄中的watch項(xiàng)，打開watch對(duì)話框，在對(duì)話框中輸入num和n，如圖3所示，此時(shí)num的值是5，而由于jc函數(shù)還沒有被調(diào)用，形參n還不存在。然后選擇Step into（F11）項(xiàng)，跟蹤進(jìn)到j(luò)c函數(shù)內(nèi)部查看，注意觀察watch對(duì)話框的變化，發(fā)現(xiàn)n的值變?yōu)?，而num失效了，如圖4所示。這說明程序的執(zhí)行進(jìn)入到j(luò)c函數(shù)，形參變量n被創(chuàng)建并從實(shí)參獲得了值5。而num是main函數(shù)的局部變量，在其他函數(shù)中如jc函數(shù)中是無法訪問的，從而失效。

圖3 jc函數(shù)調(diào)用前的實(shí)參和形參

圖4 jc函數(shù)調(diào)用后的實(shí)參和形參

3.通過調(diào)試技術(shù)加強(qiáng)對(duì)指針做函數(shù)參數(shù)的內(nèi)容的理解。在講解函數(shù)的過程中，指針做參數(shù)是重點(diǎn)和難點(diǎn)之一。教師在教學(xué)過程中強(qiáng)調(diào)指針做形參，可以突破局部變量的限制而訪問到其他函數(shù)的局部變量，這在以后的函數(shù)使用中經(jīng)常用到。但學(xué)生覺得很難理解。筆者通過調(diào)試技術(shù)運(yùn)行一個(gè)實(shí)例，查看實(shí)際的運(yùn)行過程，來加深學(xué)生對(duì)內(nèi)容的理解。首先設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的指針做參數(shù)的實(shí)例。void fun（int * q）{*q=10；//…….2}int main（）{int n=89；int * p=&n；fun（p）；//…….1printf（"n=%d＼n"，n）；return 0；}，在標(biāo)號(hào)1處設(shè)置斷點(diǎn)。調(diào)試運(yùn)行該程序，在斷點(diǎn)處停下，p是fun函數(shù)的實(shí)參。此時(shí)選擇debug工具欄中的watch項(xiàng)，打開watch對(duì)話框，分別輸入p和&n，如圖5所示，它們值相同，都是0x0012ff44，表示n的內(nèi)存地址。然后選擇Step into項(xiàng)跟蹤進(jìn)入fun函數(shù)內(nèi)部執(zhí)行，由于p和n是main函數(shù)的局部變量，在fun函數(shù)內(nèi)部無法訪問，它們的值失效。然后，在watch對(duì)話框中再輸入q和*q，則可以看到如圖6的內(nèi)容。說明形參q從實(shí)參p獲得了值0x0012ff44，即q也保存了main函數(shù)中n的地址，而*q的意思是通過q保存的地址訪問該地址所表示的變量。繼續(xù)單步執(zhí)行，返回到main函數(shù)執(zhí)行，此時(shí)查看n的值，果真變?yōu)榱?0。即在fun函數(shù)內(nèi)部通過指針變量改變了main函數(shù)中局部變量的值。

圖5 fun函數(shù)調(diào)用前

圖6 fun函數(shù)調(diào)用后

筆者在實(shí)際的函數(shù)教學(xué)中采用了程序調(diào)試技術(shù)，讓學(xué)生直觀地看到了程序的運(yùn)行過程，從而加深了學(xué)生對(duì)函數(shù)調(diào)用過程、參數(shù)傳遞、指針做參數(shù)等內(nèi)容的理解。學(xué)生反應(yīng)良好。計(jì)算機(jī)技術(shù)總是在不斷的發(fā)展，教師還要不斷地探索更好的教學(xué)方法，使C語(yǔ)言課程的教學(xué)質(zhì)量進(jìn)一步提高。

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