【软件构造】第七章第四节 调试

第七章第四节 调试

防不胜防的bug引入了代码，如何发现并消除之？

Outline

• 什么是bug
• 调试的基本过程
• 调试的技术与工具

Notes

## 什么是bug

• bug即程序中的错误，致使程序以非预期或未预料到的方式执行。
• 一个包含大量bug和/或严重干扰其功能的bug的程序被称为buggy。
• 报告程序中的bug一般被称为bug报告、故障报告、问题报告、故障报告、缺陷报告等

【bug产生的缘由】

• 代码错误
• 未完成的要求或不够详细
• 误解用户需求
• 设计文档中的逻辑错误
• 缺少文件
• 没有足够的测试

【bug的常见类型】

• 数学bug：例如 零除法，算术溢出
• 逻辑bug：例如 无线循环和无限递归
• 源头bug：例如 使用了为被定义的变量、资源泄漏，其中有限的系统资源如内存或文件句柄经过重复分配耗尽而不释放。缓冲区溢出，其中程序试图将数据存储在分配存储的末尾。
• 团队工程bug：例如 评论过期或者评论错误、文件与实际产品的区别

## 调试的基本过程

• Debug是测试的后续步骤：测试发现问题，debug消除问题；当防护式编程和测试都没法挡住bug时，咱们就必须进行debug了；
• Debug的目的：寻求错误的根源并消除它；（Debug占用了大量的时间）

【调试的过程】

• 经常使用方法：假设-检验
• 重现（Reproduce）-->诊断（Diagnose/Locating）-->修复（Fix）-->反思（Reflect）
• 重现（Reproduce）：寻找一个可靠、方便得在线需求问题的方法。
  • 从最小的测试用例开始复现错误（保持复现bug的前提降低低输入规模）
  • 消除因版本、环境、配置等不一样引发的差别（经过构建软件实现），肯定bug出现的环境（经过程序模拟硬件平台的细节，实现不一样的操做系统环境）
  • 利用逆向设计推断致使错误的输入
  • 若没法重现，则没法观察以证实分析和修补的正确性
• 诊断（Diagnose/Locating）：构建假设，并经过执行实验来测试它们，直到您确信已识别错误的根本缘由。
  • 从假设开始，构造实验，证实它是对的或者错的
  • 从不符合理论的观察结果开始，修正理论
  • 查看致使错误的测试输入，以及错误的结果，失败的断言以及由此致使的堆栈跟踪
  • 提出一个与全部数据一致的假设，说明错误发生的位置或错误发生的位置，设计实验测试假设
  • 收集实验数据，减小错误可能出现的范围，作出新的假设
  • 设计不一样的实验：检查内部状态、修改运行方式、改变自己逻辑 
  • 每次只作一个修改、作好记录、不忽略细节、运行不一样的测试用例、设置断点、用可实现相同功能而且被证明无问题的组件替代当前组件
• 修复（Fix）：设计和实施解决问题的变化，避免引入回归，并保持或提升软件的总体质量。
  • 确保从干净的源代码树开始
  • 运行现有的测试，并证实它们经过
  • 添加一个或多个新测试，或修复现有测试，以演示错误
  • 修复错误、发现可改进之处
  • 证实你的修复工做正常且没有引入回归（之前经过的测试如今失败）
  • 若是引入回归，经过回顾之前的版原本找出确切的变化
• 反思（Reflect）：思考需求、设计、测试、结构（库、编译器等）

 

 ## 调试的技术和工具

【调试技术】

• 暴力调试（Brute Force Attack）
  • 蛮力方法能够分为至少三类：
    
    • 看内存导出文件
    • 根据“在整个程序中分散打印语句”的常见建议进行调试。
    • 自动化调试工具
• 递归调试（Induction）
• 演绎调试（Decution）
• 回溯调试（Backtracking）
• 测试调试（Testing）

【调试工具】

• 语法和逻辑检查（本课程未涵盖）
• 源代码比较器(Source-code comparator)（参见第2章中的SCM）
• 内存堆转储（Memory heap dump）
• 打印调试/日志记录(Print debugging / logging)
• 堆栈跟踪(Stack trace)
• 编译器警告消息(Compiler Warning Messages)
• 调试器(Debugger)
• 执行分析器(Execution Profiler)（见第8章）
• 测试框架(Test Framework)（见第7-5节）