Відлагодження програм в С++: степпінг і точки зупину / Уроки по С++ / aCode

Як не дивно, програмування може бути складним і помилок може бути дуже багато. Помилки, як правило, потрапляють в одну з двох категорій: синтаксичні або семантичні (смислові).

Зміст:

Типи помилок
Відлагоджувач
Степпінг
Команда “Выполнить до текущей позиции”
Команда “Продолжить”
Точки зупину

Типи помилок

Синтаксична помилка виникає, коли ви пишете код, який не відповідає правилам граматики мови C++. Наприклад, пропущені крапки з комою, неоголошені змінні, непарні круглі або фігурні дужки і т.д. В наступній програмі є декілька синтаксичних помилок:

#include <iostream>; // директиви препроцесора не закінчуються крапкою з комою
 
int main()
{
    std:cout < "Hi there; << x; // недійсний оператор (:), незакінчене речення (пропущено ") і неоголошена змінна
    return 0 // пропущена крапка з комою в кінці стейтменту
}

#include <iostream>; // директиви препроцесора не закінчуються крапкою з комою

int main()

{

std:cout < "Hi there; << x; // недійсний оператор (:), незакінчене речення (пропущено ") і неоголошена змінна

return 0 // пропущена крапка з комою в кінці стейтменту

}

На щастя, компілятор ловить подібні помилки і повідомляє про них у вигляді попереджень або помилок.

Семантична помилка виникає, коли код є синтаксично правильним, але робить не те, що задумав програміст.

Іноді це може призвести до збою в програмі, наприклад, якщо ділити на нуль:

#include <iostream>
 
int main()
{
    int a = 10;
    int b = 0;
    std::cout << a << " / " << b << " = " << a / b; // ділити на 0 заборонено!
    return 0;
}

#include <iostream>

int main()

{

int a = 10;

int b = 0;

std::cout << a << " / " << b << " = " << a / b; // ділити на 0 заборонено!

return 0;

}

Іноді це може призвести до неправильних результатів:

#include <iostream>
 
int main()
{
    std::cout << "Hello, word!"; // орфографічна помилка
    return 0;
}

#include <iostream>

int main()

{

std::cout << "Hello, word!"; // орфографічна помилка

return 0;

}

Або взагалі робити не те, що потрібно:

#include <iostream>
 
int add(int x, int y)
{
    return x - y; // функція повинна виконувати операцію додавання, а не віднімання
}
 
int main()
{
    std::cout << add(5, 3); // повинно бути 8, а не 2
    return 0;
}

#include <iostream>

int add(int x, int y)

{

return x - y; // функція повинна виконувати операцію додавання, а не віднімання

}

int main()

{

std::cout << add(5, 3); // повинно бути 8, а не 2

return 0;

}

На жаль, компілятор не ловить подібні помилки, тому що він перевіряє тільки те, що ви написали, а не те, що ви хотіли цим зробити.

У вищенаведених прикладах помилки досить легко виявити. Але в більшості програм (>40 рядків коду), семантичні помилки побачити за допомогою простого перегляду коду не так вже й легко.

І тут нам на допомогу приходить відлагоджувач.

Відлагоджувач

Відлагоджувач (або “дебагер”, від англ. “debugger”) — це комп’ютерна програма, яка дозволяє програмісту контролювати виконання коду. Наприклад, програміст може використовувати відлагоджувач для виконання програми покроково, послідовно вивчаючи значення змінних в програмі.

Старі дебагери, такі як GDB, мали інтерфейс командного рядка, де програмісту доводилося вводити спеціальні команди для початку роботи. Сучасні відлагоджувачі мають графічний інтерфейс, що значно спрощує роботу з ними. Зараз майже всі сучасні IDE мають вбудовані відлагоджувачі. Тобто, ви можете використовувати одне середовище розробки як для написання коду, так і для його відлагодження (замість постійного переключання між різними програмами).

Базовий функціонал у всіх дебагерів однаковий. Відрізняються вони, як правило, лише доступом до цього функціоналу, гарячими клавішами і додатковими можливостями.

Примітка: Перед тем як продовжити, переконайтеся, що ви знаходитеся в режимі конфігурації “Debug”.

Степпінг

Степпінг (англ. “stepping”) — це можливість відлагоджувача виконувати код покроково (рядок за рядком). Є три команди степпінгу:

"Шаг с заходом"

"Шаг с обходом"

"Шаг с выходом"

Ми розглянемо кожну з цих команд по порядку.

Команда “Шаг с заходом”

Команда “Шаг с заходом” (англ. “step into”) виконує наступний рядок коду. Якщо цим рядком є виклик функції, то "Шаг с заходом" відкриває функцію і виконання переноситься на початок цієї функції.

Давайте розглянемо дуже просту програму:

#include <iostream>
 
void printValue(int nValue)
{
    std::cout << nValue;
}
 
int main()
{
    printValue(5);
    return 0;
}

#include <iostream>

void printValue(int nValue)

{

std::cout << nValue;

}

int main()

{

printValue(5);

return 0;

}

Як ви вже знаєте, при запуску програми виконання починається з виклику головної функції main(). Оскільки ми хочемо виконати відлагодження коду всередині функції main(), то почнемо з команди "Шаг с заходом".

В Visual Studio перейдіть в меню "Отладка" > "Шаг с заходом" (або натисніть F11):

Якщо ви використовуєте іншу IDE, то знайдіть в меню команду "Step Into/Шаг с заходом" і натисніть на неї.

Коли ви це зробите, повинні відбутися дві речі. По-перше, оскільки наша програма є консольного типу, то повинно відкритися консольне вікно. Воно буде порожнім, тому що ми ще нічого не виводили. По-друге, ви повинні побачити спеціальний маркер зліва біля відкриваючої дужки функції main(). У Visual Studio цим маркером є жовта стрілочка (якщо ви використовуєте іншу IDE, то має з’явитися щось схоже):

Стрілка-маркер вказує на наступний рядок, який буде виконуватися. В цьому випадку відлагоджувач повідомляє нам, що наступним рядком, який буде виконуватися, є відкриваюча фігурна дужка функції main(). Виберіть "Шаг с заходом" ще раз і стрілка переміститься на наступний рядок:

Це означає, що наступним рядком, який буде виконуватися, є виклик функції printValue(). Виберіть "Шаг с заходом" ще раз. Оскільки printValue() — це виклик функції, то ми перейдемо на початок функції printValue():

Виберіть ще раз "Шаг с заходом" для виконання відкриваючої фігурної дужки функції printValue(). Стрілка вказуватиме на std::cout << nValue;.

Тепер виберіть команду "Шаг с обходом" (F10). Ви побачите число 5 в консольному вікні.

Виберіть "Шаг с заходом" ще раз для виконання закриваючої фігурної дужки функції printValue(). Функція printValue() завершить своє виконання і стрілка переміститься в функцію main(). Зверніть увагу, що в main() стрілка знову вказуватиме на виклик printValue():

Може здатися, ніби відлагоджувач має намір ще раз повторити цикл з функцією printValue(), але насправді він нам просто повідомляє, що тільки що повернувся з цієї функції.

Виберіть команду "Шаг с заходом" два рази. Готово, всі рядки коду виконані. Деякі відлагоджувачі автоматично зупиняють сеанс відлагодження в цій точці, але Visual Studio так не робить. Якщо ви використовуєте Visual Studio, то виберіть "Отладка" > "Остановить отладку" (або натисніть Shift+F5):

Таким чином, ми повністю зупинили сеанс відлагодження нашої програми.

Команда “Шаг с обходом”

Команда “Шаг с обходом” (англ. “step over”) дозволяє виконати наступний рядок коду. Тільки якщо цим рядком є виклик функції, то команда "Шаг с обходом" виконає весь код функції в одне натискання і поверне нам контроль після того, як функція буде виконана.

Примітка для користувачів Code::Blocks:Команда “Шаг с обходом” називається “Next Line”.

Розглянемо приклад, використовуючи наступну програму:

#include <iostream>
 
void printValue(int nValue)
{
    std::cout << nValue;
}
 
int main()
{
    printValue(5);
    return 0;
}

#include <iostream>

void printValue(int nValue)

{

std::cout << nValue;

}

int main()

{

printValue(5);

return 0;

}

Натисніть "Шаг с заходом", щоб дійти до виклику функції printValue():

Тепер, замість команди "Шаг с заходом", виберіть "Шаг с обходом" (або натисніть F10):

Відлагоджувач виконає функцію (яка виведе значення 5 в консоль), а після цього поверне нам контроль на рядку return 0;. І це все за одне натискання.

Команда "Шаг с обходом" дозволяє швидко пропустити код функцій, коли ми впевнені, що вони працюють коректно і їх не потрібно відлагоджувати.

Команда “Шаг с выходом”

Команда “Шаг с выходом” (англ. “step out”) виконує весь код функції, в якій ви зараз перебуваєте, і повертає контроль тільки після того, коли ця функція завершить своє виконання. Простіше кажучи, "Шаг с выходом" дозволяє вийти з функції.

Зверніть увагу, команда "Шаг с выходом" з’явиться в меню "Отладка" тільки після початку сеансу відлагодження (що робиться шляхом використання однієї з двох вищезазначених команд).

Розглянемо все той же приклад:

#include <iostream>
 
void printValue(int nValue)
{
    std::cout << nValue;
}
 
int main()
{
    printValue(5);
    return 0;
}

#include <iostream>

void printValue(int nValue)

{

std::cout << nValue;

}

int main()

{

printValue(5);

return 0;

}

Натискайте "Шаг с заходом" до тих пір, поки не перейдете до відкриваючої фігурної дужки функції printValue():

Після цього виберіть "Отладка" > "Шаг с выходом" (або натисніть Shift+F11):

Ви помітите, що значення 5 відобразилося в консольному вікні, а відлагоджувач перейшов до виклику функції printValue() в функції main():

Команда “Выполнить до текущей позиции”

У той час як степпінг корисний для вивчення кожного рядка коду окремо, у великій програмі переміщатися по коду за допомогою цих команд не дуже зручно. Але і тут сучасні відлагоджувачі пропонують ще декілька інструментів для ефективного відлагодження програм.

Команда “Выполнить до текущей позиции” дозволяє в одне натискання виконати весь код до рядка, позначеного курсором. Потім контроль повертається до нас, і ми можемо проводити відлагодження з цієї точки вже більш детально. Давайте спробуємо, використовуючи вже знайому нам програму:

#include <iostream>
 
void printValue(int nValue)
{
    std::cout << nValue;
}
 
int main()
{
    printValue(5);
    return 0;
}

#include <iostream>

void printValue(int nValue)

{

std::cout << nValue;

}

int main()

{

printValue(5);

return 0;

}

Помістіть курсор на рядок std::cout << nValue; всередині функції printValue(), натисніть правою кнопкою миші і виберіть "Выполнить до текущей позиции" (або Ctrl+F10):

Ви помітите, що жовта стрілочка переміститься на вказаний нами рядок. Виконання програми зупиниться в цій точці, і програма чекатиме наших подальших команд.

Команда “Продолжить”

Якщо ви перебуваєте в середині сеансу відлагодження вашої програми, то ви можете повідомити відлагоджувачу продовжувати виконання коду до тих пір, поки він не дійде до кінця програми (або до наступної контрольної точки). У Visual Studio цей параметр має назву “Продолжить” (англ. “Continue”). В інших дебагерах він може мати назву "Run" або "Go".

Повертаючись до вищенаведеного прикладу, ми знаходимося якраз всередині функції printValue(). Виберіть "Отладка" > "Продолжить" (або F5):

Програма завершить своє виконання і вийде з сеансу відлагодження.

Точки зупину

Точки зупину (англ. “breakpoints”) — це спеціальні маркери, на яких відлагоджувач зупиняє процес виконання програми.

Щоб задати точку зупину в Visual Studio, клацніть правою кнопкою миші по вибраному рядку > "Точка останова" > "Вставить точку останова":

З’явиться червоний кружечок біля рядка:

У програмі, наведеній вище, створіть точку зупину на рядку std::cout << nValue;. Потім виберіть "Шаг с заходом" для старту сеанса відлагодження, а потім "Продолжить". Ви побачите, що замість завершення виконання програми і зупинки сеансу відлагодження, дебагер зупиниться в зазначеній нами точці:

Точки зупину надзвичайно корисні, якщо ви хочете вивчити тільки певну частину коду. Просто задайте точку зупину в обраній ділянці коду, виберіть команду "Продолжить" і відлагоджувач автоматично зупиниться біля зазначеного рядка. Потім ви зможете використовувати команди степпінгу для більш детального перегляду/вивчення коду.

Оцінити статтю: