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调试可以深入程序内部，观察运行时各个变量的值。但是，并不是一出现bug就要调试。调试最适合用来探究一些自己不太熟悉的语言特性或者是技术。比如你对C++某些语句的作用不太熟悉，对某个库函数的作用不太熟悉，调试一下，就可以看得清清楚楚了。如果程序只是逻辑出错误，最好的方法是测试，通过逐个单元的测试，找出问题的所在。为什么测试的效率更高？因为测试可以是自动化的，你可以编写测试代码，一次性地完成很多测试，但调试只能一步一步地来。调试的好处是可以直接看变量的值，而测试的话，必须写额外的代码把变量的值输出到控制台或者日志文件里。下面说一些调试的技巧。

断点

最简单的一种，设置一个断点，程序执行到那一句就自动中断进入调试状态。

单步执行

有三种，一种是每次执行一行；一种是每次执行一行，但遇到函数调用就会跳到被调用的函数里；一种是直接执行当前函数里剩下的指令，返回上一级函数。在Visual Studio中，上面三种方法对应的快捷键分别为F10、F11、Shift+F11。

监视

调试器可能会自动列出一些相关变量的值，但是你可能还关心其它变量的值，可以添加对这些变量的监视。还可以监视一个表达式的值，比如a+b。但是，这个表达式最好不要修改变量的值，比如监视a++都会导致监视时修改了a的值，影响了程序的运行结果。

条件中断

假如你有这样的循环：

for(int i=0;i<100;i++){

for(int j=0;j<100;j++){

……

}

你怀疑当i=10且j=10的时候执行有问题，那如何调试？用断点的话，从i=0的初始状态，需要中断10次才能到i=10，然后从j=0也需要再中断10次，才能到j=10的状态。所以想进入i=10且j=10的状态，需要中断20次，这太麻烦了。可以使用条件中断：

for(int i=0;i<100;i++){

for(int j=0;j<100;j++){

if(i==10 && j==10){

; //空语句

}

……

}

在空语句的那一行设置断点就可以了。

上面的if结构太占地方，还可以用assert：

assert(i!=10 || j!=10);

断言i不为10或j不为10，那么当i=10且j=10的时候，断言就不成立，程序就会中断，进入调试状态。

有时候用throw也可以中断：

if(i==10 && j==10)throw;

但是最好不要这样做，调试器不一定会在throw的地方中断。

控制变量法

其实这已经不算是调试的内容了，但是也是一种找出bug原因的手段，所以还是在这里说。

控制变量法常用于科学研究中，比如说，研究牛顿第二定律a=F/m，a与F和m都有关，那么可以先固定m，研究a与F的关系；然后固定F，研究m与a的关系。

对于一个程序来说，一个bug可能跟多处代码有关。假如你怀疑这个bug与某些语句有关，可以把这些语句注释掉，或者是改一改，看看bug是否还存在，如果不存在，说明确实跟这些语句有关。（当然，要保证程序少了这些语句之后还可以顺利运行。）如果bug还存在，就说明它跟这些语句无关。

有些时候我们缺乏调试工具，比如在网页上运行的程序，在特殊设备上运行的程序，那么控制变量法是一种很有用的代替手段。

二分法

二分法是控制变量法的进一步扩展。

在数学上，二分法用于求一个连续函数的根。比如一个函数f(x)，如果f(x₁)>0且f(x₂)<0，那么在区间x₁和x₂之间，必定存在一个x，使f(x)=0。然后我们再考察区间的中点x₃=(x₁+x₂)/2，如果f(x₃)>0，则函数的根就在区间x₃和x₂之间，如果f(x₃)<0，那么函数的根就在区间x₁和x₃之间。如此不断地把区间一分为二，最后锁定函数的根。

对于一个程序来说，如果当前情况是有bug的，那就好比是f(x₁)>0；如果你把main函数里所有的操作都注释掉，那么程序什么都不做，就不可能有bug，那就好比是f(x₂)<0；于是在这两种状态之中，肯定存在一些临界的语句，当这些语句改动的时候，就会使程序在有bug和无bug状态间切换，这些语句就是bug的原因所在。运用二分法的思想可以锁定这些临界语句。一开始先对程序做一些大刀阔斧的改动，比如说，程序的主循环会循环10次，就改成1次；程序有10个功能，就关掉5个功能。看看哪些改动，可以让程序由有bug状态切换到无bug状态。找到这样改动后，就把这个改动再细分成几个小改动，比如关掉5个功能，就细分为关掉一两个功能，再看看哪些小改动可以让程序由有bug状态切换到无bug状态。如此一步一步缩小包围圈，就后锁定一个无法再分的小改动，这个改动就是bug的原因所在。

同步法

有些bug是由于多线程而产生的。因为在不同线程里的操作我们无法预测其发生的顺序，可能当它们按某种次序进行时，bug不会出现，当它们按另一种次序进行时，bug就出现了。比如多线程那一节说到的那个银行帐户，如果没有加同步锁，就会出现这种bug。对这种bug的调试是很困难的，有时你运行程序发现了bug，而在进行调试的时候，由于执行顺序不同了，bug又不出现了。

为了解决这个问题，我想了一个办法，就是利用同步事件，强行把多线程的程序按照预定好的顺序去执行。比如说有两个线程，一开始就让线程1运行，线程2睡觉，线程1运行到某个特定的点后，就换线程2运行，线程1睡觉。任何时候，都只有一个线程可以运行。我们可以在多次运行的过程中使用不同的执行顺序，如果按某种执行顺序运行之后bug浮现了，那么就把这种顺序记录下来。然后按照这种顺序进入调试，找出bug。

用这种方法一定要谨慎，如果你的程序里本来就有线程同步的代码，再加上这些强制的同步，可以会导致死锁。

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