实验3：认识程序调试方法和工具

Debug 工具栏
单步执行
变量窗口
Watch 窗口
图 2 跟踪执行 运行出函数（Step Out） ：按 Shift+F11 或对应命令按钮，运行程序，当 遇到断点或返回函数调用者时暂停。 运行到光标（Run to Cursor） ：按 Ctrl+F10 或对应命令按钮，运行程序， 当遇到断点或光标时暂停。 （3）查看程序运行状态：当程序暂停时，可利用变量窗口观察和修改当前运行 环境所涉及的变量的值，以便发现程序是否按设计者的意图进行变化。而 Watch 窗口还可用来观察你感兴趣的表达式的值。变量窗口和 Watch 窗口可用 Debug 工具栏中相应命令按钮来打开或关闭。 通过上面的内容，我们了解了调试程序的几个武器。下面这些武器帮助 我们进一步理解和掌握所学知识： 程序执行流程 形参和实参的存储 形参和实参的单向值传递的方式 （4）单步运行程序，观察程序的执行流程和状态： ①按 F10，以调试状态运行程序。从图 3 可以看出，无论 main 函数处在程序 何处，程序运行总是从 main 函数开始执行的。main 函数是程序的入口。此时， 还未进入函数体，变量还未定义，因此变量窗口是空的。
对 程 温 温馨 馨提 提示 示： ： 对于 于初 初学 学者 者， ， 程序 序出 出错 错是 是不 不可 可避 避免 免的 的事 事情 情。 。面 面对 对编 编 译 产 也 毕 译器 器提 提示 示的 的众 众多 多错 错误 误， ， 产生 生一 一点 点儿 儿畏 畏难 难情 情绪 绪， ， 也是 是可 可以 以理 理解 解的 的， ， 毕竟 竟 程 事 程序 序排 排错 错是 是困 困难 难的 的。 。 事实 实上 上, ,只 只要 要学 学会 会了 了一 一定 定的 的程 程序 序测 测试 试和 和排 排错 错技 技巧 巧， ， 错 相 发 错误 误就 就不 不再 再可 可怕 怕了 了。 。 相反 反， ， 发现 现的 的任 任何 何错 错误 误都 都能 能教 教导 导我 我们 们如 如何 何防 防止 止类 类 似 似错 错误 误的 的再 再次 次发 发生 生， ，即 即使 使发 发生 生， ，我 我们 们也 也可 可以 以尽 尽早 早识 识别 别它 它。 。本 本次 次实 实验 验， ， 我 在 请 我们 们学 学习 习了 了程 程序 序调 调试 试和 和排 排错 错的 的基 基本 本方 方法 法。 。 在今 今后 后的 的学 学习 习中 中， ， 请大 大家 家不 不 断 断应 应用 用它 它们 们， ，积 积累 累经 经验 验， ，努 努力 力提 提高 高自 自己 己的 的程 程序 序调 调试 试能 能力 力。 。
图 6 形参的存储和传递 图 6 表明程序当前运行环境是在函数 Add 中，变量窗口显示的是形参 x,y 值，而 Watch 窗口中显示了形参 x,y 的地址值，它们显然和图 4、图 5 中显示的 main 函数中实参 x,y 的地址值不同。实参、形参变量虽同名，但所占内存不同。 ④按 F10 继续单步运行程序，直至返回 main 函数。特别观察下图 7 中标注的 内容，并用所学知识加以解释。
《C 语言程序设计》实验指导书
实验 3 认识程序调试方法和工具
一、 实验目的
【知识点】
பைடு நூலகம்
1. 2. 3. 4.
掌握自定义函数的定义、声明和调用的方法； 掌握实参、形参的概念和单向值传递的方式； 掌握函数参数、返回值的设计的原则； 进一步掌握指针变量的应用。
【技能】
1. 掌握增设打印语句调试程序的方法； 2．掌握断点设置、单步运行、变量观察等调试工具的使用方法。
温 温馨 馨提 提示 示： ：请 请按 按下 下面 面的 的步 步骤 骤继 继续 续完 完成 成实 实验 验， ，在 在这 这个 个过 过程 程中 中， ， 你 你将 将领 领会 会一 一种 种有 有效 效的 的程 程序 序调 调试 试方 方法 法— —— —关 关键 键位 位置 置加 加设 设打 打印 印语 语句 句！ ！
图5
执行 scanf 语句后
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从图 5 可以看出，scanf 语句输入的数据 5,6，分别对应存放到变量 x,y 所占空 间，变量值被修改。scanf 函数的返回值为 2，表明有两个数据正确接收。 ③按 F11，跟踪到函数 Add 内。观察变量窗口的变化。在 watch 窗口增加表达 式&x 和&y，比较图 6 中&x 和&y 的值和图 4、图 5 中&x 和&y 的值。它们表示的含 义是什么？
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printf(“\nMyRand=%d\n”,MyRand); 反复运行程序,你会发现每次生成的是伪随机数，每次都相同。 （2） 在语句 MyRand=rand();前增加： srand(time(0)); 再运行程序看看。 （3）修改上面的代码，生成指定大小范围内（比如 0„100 以内）的一个 随机数。 注意：包含上述库函数涉及的头文件。 3. 小学生算术练习程序 MathLearn： 改进实验 2 中的 MathLearn 函数。要求将键盘输入两个加数，改为由程序自 动生成两个 0„10 范围内的加数。 4. 比较下面的函数，理解指针在函数参数传递中的应用。 将下面三个函数实现两个数据的交换， 把它们添加在 third.c 源程序的后面， 并在 main 函数中调用它们，验证它们是否实现了设计功能？ void Swap1(int x, int y) //参数 x,y 为待交换的两个数 { int temp; temp = x; x = y; y = temp; } void Swap2(int *px, int *py) //指针 px,py 指向待交换的两个数 { int temp; temp = *px; *px = *py; *py = temp; } void Swap3(int *px, int *py) //指针 px,py 指向待交换的两个数 { int *temp; temp = px; px = py; py = temp; } 为验证上述三个“交换函数” ，main 函数的大致处理流程如下： ①待交换两个数据 iNum1、iNum2 赋值； ②调用 Swap1 函数； ③显示 iNum1、iNum2，以判断 Swap1 是否实现了设计功能； ④调用 Swap2 函数；
（3）运行程序，按提示输入：5,-6↙，观察程序运行结果。 （4）程序调试。在 scanf(“%d%d”,&x,&y); 输入语句后，增加下面的输出语句： printf(“\ndebug:x=%d y=%d”,x,y); 用以检查输入的数据是否正确接收。 （5）重新运行程序，按提示输入：5,-6↙，观察程序运行结果。 你会发现：变量 y 的值并不是你所期望的-6，问题就出在这里了！ 接下来，请你分析原因，找到解决的办法。
跟踪执行
断点设置
图 1 断点设置 （1）设置断点：将光标移到语句 iSum=Add(x,y); 按 F9 或点击图 1 中 按 钮， 将在此处设置断点。 当以调试状态运行程序时， 每次运行到断点所在代码行， 程序就暂停，以便查看程序的状态。
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（2）单步跟踪：按 F5 或 命令按钮，以调试状态运行程序。当程序在断 点处暂停，进入单步运行状态。在此状态下，对程序的执行有多种选择。见下图 2。 单步执行（Step Over） ：按 F10 或对应命令按钮，执行一行代码。 单步进入（Step Into） ：按 F11 或对应命令按钮，执行一行代码，若此行 中有函数调用，跟踪到函数内部，并在函数内部第一行代码处暂停。
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2. 调试工具的使用： #include <stdio.h> int Add(int x,int y) { return(x+y); } int main() { int x,y,iSum; printf("Please input two integers x,y:\n"); scanf("%d,%d",&x,&y); iSum=Add(x,y); printf("Sum of %d and %d is %d\n",x,y,iSum); } 将上面的程序保存为 debug.c，并在 VC 集成环境中打开、编译并链接，让我 们先认识几个调试工具。
二、实验要求
1. 复习顺序结构程序设计的一般步骤。 2. 复习函数定义、声明、调用的方法。 3. 完成各项实验任务及问题讨论。
三、实验内容
在 自己的目录中建立新的 项目 third ；然后 创建一个新源程序文件名 third.c ，将在本实验中，你所编写的所有代码放入该文件。
（一）基础知识部分
从开发者的角度，函数可分为自定义函数和库函数两大类。若程序中调用库 函数，则需将包含其函数原型声明的头文件，使用 include 命令将相应的.h 文 件包含进来。若调用自定义函数，则要符合“先定义，后使用”的原则，在源程 序文件适当的位置，先定义或声明，后调用。 1.库函数的使用 在 third.c 源程序文件中， 编写函数 Input_xy( )： 输入 x， y， 求 z = x + |y| 的 值。(提示：求绝对值可用库函数 abs 或 fabs，头文件：stdlib.h。) 实验步骤与要求如下： （1）void Input_xy( )函数编写要求如下： ①输入前要加提示语句； ②使用语句 scanf(“%d%d”,&x,&y); 输入； ③输出结果前要有必要的文字说明。 （2）在 main 函数中调用 Input_xy( )，以验证程序运行结果是否正确。
图7
函数返回
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⑤按 F10 继续单步运行程序，观察变量窗口和 Watch 窗口的变化，直至程序结 束。 3.自定义函数的设计 在 third.c 源程序文件中，编写函数 Area， 求三角形面积。在 main 函数中 输入三角形的三边长 a、b、c，调用函数 Area，输出计算结果。 三角形面积公式：S= p(p - a)(p - b)(p - c) （其中 p=(a+b+c)/2） 实验步骤与要求如下： （1） 按题目要求，设计函数 Area 原型并完成函数定义。考虑： 是否需要参数？参数个数，数据类型 有无返回值？返回值类型 （2）main 函数编写要求： 输入前要加提示语句； 调用 Area； 输出结果前要有必要的文字说明。 （3）程序测试： 输入一组数据 3，4，5，观察运算结果； 输入另外一组数据 3，4，8，观察运算结果； 分析这个运算结果是否有效？ （4）使用上面介绍的调试工具，进行程序调试： ①在数据输入以后，设置断点，观察代表边长的变量值是否正常接收； ②Watch 监视窗口，适当增加观察表达式。 ③单步运行程序，观察各观察对象的变化，以期发现原因。