Выполнение программы до точки прерывания

Цель и порядок работы

Цель работы – изучить инструментальные средства и возможности отладки программ в интегрированной среде Microsoft Visual C++ 2008 (Visual Studio 2008).

 

 

Порядок выполнения работы:

- ознакомиться с описанием лабораторной работы;

- получить задание у преподавателя, согласно своему варианту;

- написать программу и отладить ее на ЭВМ;

- оформить отчет.

Краткая теория

Интегрированная интерактивная среда разработки программ Microsoft Visual C++ 2008 (IDE) включает в себя ряд средств, облегчающих процесс нахождения ошибок в программе, которые не позволяют ей корректно работать.

Понятие отладки

Отладка – это процесс поиска и исправления ошибок в программе, препятствующих корректной работе программы.

Отладка программы является одним из наиболее важных и трудоемких этапов разработки. Трудоемкость и эффективность отладки напрямую зависит от способа отладки и от средств языка программирования.

Существует ряд простых вещей, которые могут облегчить отладку Вашей программы. Для большинства случаев справедливо то, что не следует располагать на одной строке программы более одного оператора. Так как выполнение программы в процессе отладки происходит строка за строкой, это требование будет обеспечивать выполнение не более одного оператора каждый раз.

В то же время допускаются и случаи, когда можно разместить на строке несколько операторов. Если есть список операторов, которые нужно выполнить, но которые фактически не имеют отношения к отладке, то Вы можете произвольно располагать их на одной или двух строках так, чтобы их можно было быстрее пройти при пошаговом выполнении.

В конце концов, лучшей отладкой является профилактическая отладка. Хорошо разработанная, ясно написанная программа может иметь не только немного ошибок, но и будет облегчать для Вас трассировку и фиксацию местоположения этих ошибок. Существует несколько основных положений, о которых следует помнить при составлении программы:

- программируйте с постепенным наращиванием. При возможности кодируйте и отлаживайте программу небольшими секциями. Прорабатывайте каждую секцию до конца прежде чем переходить к следующей;

- разбивайте программу на части: модули, процедуры, функции. Избегайте построения функций, размер которых больше 25-30 строк, в противном случае разбивайте их на несколько меньших по размеру функций;

- старайтесь передавать информацию только через параметры, вместо использования глобальных переменных внутри процедур и функций. Это поможет Вам избежать побочных явлений и облегчит отладку программы, так как Вы сможете легко прослеживать всю информацию, входящую и выходящую из заданной процедуры или функции;

- не торопитесь. Сосредоточьте действия на том, чтобы программа работала правильно, прежде чем предпринимать шаги по ускорению ее работы.

Разновидности ошибок

Существует три основных типа ошибок: ошибки этапа компиляции, ошибки этапа выполнения и логические ошибки.

Ошибки этапа компиляции

Ошибки этапа компиляции или синтаксические ошибки происходят, когда исходный код нарушает правила синтаксиса языка C++. Visual C++ не может скомпилировать программу, пока она не будет содержать допустимые операторы и меть правильную структуру. Когда компилятор встречает оператор, который он не может распознать, то в окно Output среды разработки, заносится номер строки, в которой была найдена ошибка и описание ошибки. Дважды кликнув на запись об ошибке вы попадаете на строку в которой она произошла.

Наиболее общей причиной ошибок этапа компиляции являются ошибки набора (опечатки), пропущенные точки с запятой, ссылки на неописанные переменные, передача неверного числа (или типа) параметров функции и присваивание переменной значений неверного типа.

После устранения в программе всех синтаксических ошибок и ее успешной компиляции программа будет готова к выполнению и поиску ошибок этапа выполнения и логических ошибок.

Ошибки этапа выполнения

Ошибки этапа выполнения или семантические ошибки происходят, когда после компиляции полной программы, при ее выполнении делается что-то недопустимое. То есть, программа содержит допустимые операторы, но при выполнении операторов что-то происходит неверно. Например, программа может пытаться выполнить деление на ноль или открыть для ввода несуществующий файл.

Когда Visual C++ обнаруживает такую ошибку, он завершает выполнение и выводит окно с сообщением о типе ошибки и адресом инструкции, в которой она произошла (см. рисунок 10.1).

 

 

Рисунок 10.1 – Окно ошибки времени выполнения

 

Логические ошибки

Логические ошибки – это ошибки проектирования и реализации программы. То есть, все операторы допустимы и что-то делают, но не то, что предполагалось. Эти ошибки часто трудно отследить, поскольку IDE не может найти их автоматически, как синтаксические и семантические ошибки. К счастью, IDE включает в себя средства отладки, помогающие найти логические ошибки.

Логические ошибки приводят к некорректному или непредвиденному значению переменных, неправильному виду графических изображений или невыполнению кода, когда это ожидается. Далее рассматриваются методы отслеживания этих логических ошибок.

Методы отладки

Иногда, когда программа делает что-то непредвиденное, причина достаточно очевидна, и можно быстро исправить код программы. Но другие ошибки более трудноуловимы и вызываются взаимодействие различных частей программы. В этих случаях лучше всего остановить программу в заданной точке, пройти ее шаг за шагом и просмотреть состояние переменных и выражений. Такое управляемое выполнение – ключевой элемент отладки.

Установка точки прерывания

Точка прерывания позволяет остановить выполнение программы перед любой выполняемой инструкцией (оператором) с тем, чтобы продолжать выполнение программы либо в пошаговом режиме, либо в непрерывном режиме до следующей точки прерывания.

Чтобы задать точку прерывания перед некоторым оператором, необходимо установить перед ним текстовый курсор и нажать клавишу F9 или кликнуть мышью на левом боковом поле окна редактирования напротив оператора. Точка прерывания обозначается в виде красного кружка на левом поле окна редактирования (см. рисунок 10.2). Повторное действие (щелчок на указанной кнопке или нажатие F9) снимает точку прерывания. В программе может быть несколько точек прерывания.

Для просмотра всех точек остановки необходимо выбрать пункт Debug | Windows | Breakpoints или нажать комбинацию клавиш Ctrl+Alt+B.

 

Рисунок 10.2 – Окно редактора с установленной точкой прерывания

 

Прекращение отладки

В ходе сеанса отладки иногда желательно начать все сначала. Выбор команды Debug | Stop Debugging или нажатие клавиши Shift+F5 приведет к полному сбросу, так что выполнение по шагам, или трассировка прекратится.

Работа с отладчиком

При отладке программы, наименьшим выполняемым элементом является строка. Поэтому, если на одной строке программы содержится несколько операторов, нельзя отладить эти операторы индивидуально. Следовательно, нужно разбить оператор на несколько строк, которые будут выполняться пошагово.

Задание

1. Выполнить задание в соответствии с пунктом 5.1.

2. Выполнить задание в соответствии с пунктом 5.2.

3. Оформить отчёт.

Задание для выполнения работы

В отчете должен присутствовать текст программы с номерами строк. Последовательность выполняемых строк записывается в столбец, с указанием значений изменяющихся переменных через запятую. При выполнении программы до точки остановки, в последовательности выполнения указать строку с точкой остановки и значения переменных в данной точке.

Например:

…

const int N = 10; //1

int a[N] = {5, 2, 7, -9, 4, 8, -1, 0, 3, 6};//2

…

 

Последовательность выполнения:

…

2: a = {5, 2, 7, 9, 4, 8, -1, 0, 3, 6}

5: i = 0

6: i = 0, s = 25

…

 

Часть первая

1. Набрать программу примера 1 (раздел 2.4.1)

2. Выполнить программу по шагам, фиксируя в отчете, в строке с каким номером находится строка выполнения при каждом нажатии на F10.

3. Внести в программу изменения в соответствии с примером 2.

4. Выполнить задание пункта 2.

5. Выполнить трассировку исходной программы примера 3 (раздел 2.4.2), фиксируя в отчете, в строке с каким номером находится строка выполнения при каждом нажатии на F11.

 

Часть вторая

1. Набрать и откомпилировать следующую программу:

 

#include "stdafx.h"

#include <iostream>

 

using namespace std;

 

int sum(int *x, const int N)

{

int s = 0;

for (int i = 0; i < N; i++)

s += x[i];

return s;

}

 

void main()

{

const int N = 10;

int a[N] = {1, 3, -5, 0, 4, 6, -1, 9, 3, 2};

 

//найдем максимальный элемент массива

int m = a[0];

for (int i = 1; i < N; i++)

if (m < a[i])

m = a[i];

cout << m << endl;

 

//найдем сумму элементов массива

int s;

s = sum(a, N);

cout << s << endl;

 

int z = s / m;

int k = 0;

 

for (int i = 0; i < N; i++)

if (a[i] > z)

k += a[i];

else

k -= a[i];

cout << k << endl;

 

int x, y;

cin >> x >> y;

 

s = 0;

while ((x!= 0) && (x!= 0))

{

x--;

y--;

s += x + y;

}

 

cout << s << endl;

 

return;

}

 

2. После каждой строки программы проставить номер. Например, //1, //2 и т.д.

3. Выполнить трассировку программы (без захода в функции стандартных библиотек), наблюдая за переменными в окне Locals.

4. Остановить отладку программы.

5. Установить точку остановки на операторе if (a[i] > z).

6. Выполнить программу до курсора на строке s = sum(a, N);

7. Продолжить выполнить программы до точки остановки. Далее продолжать пошаговое выполнение до строки cout << k << endl;.

8. Добавить в окно Watch 1 переменные x, y, s для наблюдения изменения их значений. Продолжать пошаговое выполнение.

9. Остановить отладку программы.

10. В операторе цикла while задать условную точку останова по числу проходов. Запустить программу для отладки.

11. Продолжать пошаговое выполнение до конца программы, наблюдая изменение значений x, y, s в окне Watch 1.

12. Записать полученные результаты.

13. Остановить отладку программы.

14. В операторе цикла while задать еще одну условную точку останова по логическому условию. Запустить программу для отладки

15. Продолжать пошаговое выполнение до конца программы, наблюдая изменение значений x, y, s в окне Watch 1.

16. Записать полученные результаты.

Содержание отчета

1. Титульный лист.

2. Наименование и цель работы.

3. Краткое теоретическое описание.

4. Задание на лабораторную работу.

5. Схема алгоритма.

6. Листинг программы.

7. Результаты выполнения программы.

 

 

Цель и порядок работы

Цель работы – изучить инструментальные средства и возможности отладки программ в интегрированной среде Microsoft Visual C++ 2008 (Visual Studio 2008).

 

 

Порядок выполнения работы:

- ознакомиться с описанием лабораторной работы;

- получить задание у преподавателя, согласно своему варианту;

- написать программу и отладить ее на ЭВМ;

- оформить отчет.

Краткая теория

Интегрированная интерактивная среда разработки программ Microsoft Visual C++ 2008 (IDE) включает в себя ряд средств, облегчающих процесс нахождения ошибок в программе, которые не позволяют ей корректно работать.

Понятие отладки

Отладка – это процесс поиска и исправления ошибок в программе, препятствующих корректной работе программы.

Отладка программы является одним из наиболее важных и трудоемких этапов разработки. Трудоемкость и эффективность отладки напрямую зависит от способа отладки и от средств языка программирования.

Существует ряд простых вещей, которые могут облегчить отладку Вашей программы. Для большинства случаев справедливо то, что не следует располагать на одной строке программы более одного оператора. Так как выполнение программы в процессе отладки происходит строка за строкой, это требование будет обеспечивать выполнение не более одного оператора каждый раз.

В то же время допускаются и случаи, когда можно разместить на строке несколько операторов. Если есть список операторов, которые нужно выполнить, но которые фактически не имеют отношения к отладке, то Вы можете произвольно располагать их на одной или двух строках так, чтобы их можно было быстрее пройти при пошаговом выполнении.

В конце концов, лучшей отладкой является профилактическая отладка. Хорошо разработанная, ясно написанная программа может иметь не только немного ошибок, но и будет облегчать для Вас трассировку и фиксацию местоположения этих ошибок. Существует несколько основных положений, о которых следует помнить при составлении программы:

- программируйте с постепенным наращиванием. При возможности кодируйте и отлаживайте программу небольшими секциями. Прорабатывайте каждую секцию до конца прежде чем переходить к следующей;

- разбивайте программу на части: модули, процедуры, функции. Избегайте построения функций, размер которых больше 25-30 строк, в противном случае разбивайте их на несколько меньших по размеру функций;

- старайтесь передавать информацию только через параметры, вместо использования глобальных переменных внутри процедур и функций. Это поможет Вам избежать побочных явлений и облегчит отладку программы, так как Вы сможете легко прослеживать всю информацию, входящую и выходящую из заданной процедуры или функции;

- не торопитесь. Сосредоточьте действия на том, чтобы программа работала правильно, прежде чем предпринимать шаги по ускорению ее работы.

Разновидности ошибок

Существует три основных типа ошибок: ошибки этапа компиляции, ошибки этапа выполнения и логические ошибки.

Ошибки этапа компиляции

Ошибки этапа компиляции или синтаксические ошибки происходят, когда исходный код нарушает правила синтаксиса языка C++. Visual C++ не может скомпилировать программу, пока она не будет содержать допустимые операторы и меть правильную структуру. Когда компилятор встречает оператор, который он не может распознать, то в окно Output среды разработки, заносится номер строки, в которой была найдена ошибка и описание ошибки. Дважды кликнув на запись об ошибке вы попадаете на строку в которой она произошла.

Наиболее общей причиной ошибок этапа компиляции являются ошибки набора (опечатки), пропущенные точки с запятой, ссылки на неописанные переменные, передача неверного числа (или типа) параметров функции и присваивание переменной значений неверного типа.

После устранения в программе всех синтаксических ошибок и ее успешной компиляции программа будет готова к выполнению и поиску ошибок этапа выполнения и логических ошибок.

Ошибки этапа выполнения

Ошибки этапа выполнения или семантические ошибки происходят, когда после компиляции полной программы, при ее выполнении делается что-то недопустимое. То есть, программа содержит допустимые операторы, но при выполнении операторов что-то происходит неверно. Например, программа может пытаться выполнить деление на ноль или открыть для ввода несуществующий файл.

Когда Visual C++ обнаруживает такую ошибку, он завершает выполнение и выводит окно с сообщением о типе ошибки и адресом инструкции, в которой она произошла (см. рисунок 10.1).

 

 

Рисунок 10.1 – Окно ошибки времени выполнения

 

Логические ошибки

Логические ошибки – это ошибки проектирования и реализации программы. То есть, все операторы допустимы и что-то делают, но не то, что предполагалось. Эти ошибки часто трудно отследить, поскольку IDE не может найти их автоматически, как синтаксические и семантические ошибки. К счастью, IDE включает в себя средства отладки, помогающие найти логические ошибки.

Логические ошибки приводят к некорректному или непредвиденному значению переменных, неправильному виду графических изображений или невыполнению кода, когда это ожидается. Далее рассматриваются методы отслеживания этих логических ошибок.

Методы отладки

Иногда, когда программа делает что-то непредвиденное, причина достаточно очевидна, и можно быстро исправить код программы. Но другие ошибки более трудноуловимы и вызываются взаимодействие различных частей программы. В этих случаях лучше всего остановить программу в заданной точке, пройти ее шаг за шагом и просмотреть состояние переменных и выражений. Такое управляемое выполнение – ключевой элемент отладки.

Установка точки прерывания

Точка прерывания позволяет остановить выполнение программы перед любой выполняемой инструкцией (оператором) с тем, чтобы продолжать выполнение программы либо в пошаговом режиме, либо в непрерывном режиме до следующей точки прерывания.

Чтобы задать точку прерывания перед некоторым оператором, необходимо установить перед ним текстовый курсор и нажать клавишу F9 или кликнуть мышью на левом боковом поле окна редактирования напротив оператора. Точка прерывания обозначается в виде красного кружка на левом поле окна редактирования (см. рисунок 10.2). Повторное действие (щелчок на указанной кнопке или нажатие F9) снимает точку прерывания. В программе может быть несколько точек прерывания.

Для просмотра всех точек остановки необходимо выбрать пункт Debug | Windows | Breakpoints или нажать комбинацию клавиш Ctrl+Alt+B.

 

Рисунок 10.2 – Окно редактора с установленной точкой прерывания

 

Выполнение программы до точки прерывания

Программа запускается в отладочном режиме с помощью команды Debug | Start Debugging (или нажатием клавиши F5).

В результате код программы выполняется до строки, на которой установлена точка прерывания. Затем программа останавливается и отображает в окне Editor ту
часть кода, где находится точка прерывания, причем желтая стрелка на левом поле
указывает на строку (см. рисунок 10.2), которая будет выполняться на следующем шаге отладки.

Прекращение отладки

В ходе сеанса отладки иногда желательно начать все сначала. Выбор команды Debug | Stop Debugging или нажатие клавиши Shift+F5 приведет к полному сбросу, так что выполнение по шагам, или трассировка прекратится.