程序调试（除错）过程中的一些雕虫小技（更新：2010-04-09）

发表于 2009-8-18 14:49

正在学习中....
有请问匠人,对于功能性的,有规律的,或者比较容易找到规律的,或者不是很难找到规律的Bug,都不是很怕,就怕有些个莫名其妙的问题,自己坐桌旁试了两百次,一点问题都没有,兴高采烈地拿给客户,人家一开机就指着你奚落,看吧,这么大问题,怎么用???这可咋整呢?

发表于 2009-8-18 15:27

正在学习中....
有请问匠人,对于功能性的,有规律的,或者比较容易找到规律的,或者不是很难找到规律的Bug,都不是很怕,就怕有些个莫名其妙的问题,自己坐桌旁试了两百次,一点问题都没有,兴高采烈地拿给客户,人家一开机就 ...
箫笑发表于 2009-8-18 14:49

首先要纠正一个观念：调试程序的目的，是DEBUG，而不是擦屁股。

如果程序里老是有一堆莫明其妙的问题，解决一个又冒出一个。这就是程序的的规划出问题啦。如何加强程序的鲁棒性，这又是一个可以大书特书的专题了。

[惊涛骇浪] · 发表于 2009-8-18 16:39

新人，没办法评分。只能帮顶了。酱人~~~顶

darcyju · 发表于 2009-8-18 16:57

新人，没办法评分？不会吧？
你看不到贴子边上的“评分”二字吗？

发表于 2009-8-18 21:59

新人我也没看到“评分”。。
呼。。刚写程序把for(i=248;i>0;i--)写成for(i-248;i>0;i--)了搞得结果莫名其妙，都是显示器不够清晰惹的祸

发表于 2009-8-18 22:02

哇现在看到“评分”了

发表于 2009-8-13 23:08 | 只看该作者回复引用订阅报告收藏分享评分

发表于 2009-8-18 22:06

只能看到“评分”二字，而不能真正评分~~

发表于 2009-8-18 22:14

哈哈~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
对不起，您不能对发表于 24 小时前的帖子进行评分。

[惊涛骇浪] · 发表于 2009-8-18 22:15

哦我的是~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
您所在的用户组(本站新人)无法进行此操作。

jk2010 · 发表于 2009-8-18 22:34

六、在程序中设卡伏击，拦截流窜犯

警察抓流窜犯的场面我们都很熟悉了。一般的方法，就是以案发现场为中心，在犯罪分子逃窜的必经路口，设卡盘查。有道是天网恢恢疏而不漏，叫你插翅也飞不过去。

有时，程序中也会出现这样一个“流窜犯”，它就是PC指针。

对于一个未经调试的不成熟的程序来说，导致PC指针跑飞的因素很多，我们逐条列举并分析之：
1、电磁干扰（如果不是在现场，那么这一条可以暂时不考虑。因为在调试环境下一般不会有干扰）；
2、程序结构错乱（喜欢用jmp或goto类指令的尤其要注意这点）；
3、堆栈溢出或错乱，导致PC指针出错；
4、PC指针被错误改写（有些芯片PC指针存储单元和其它RAM单元的访问方法是一样的，很容易被误写）；
5、数据错误，导致程序没有按照预期路径运行；
6、看门狗溢出（原因一般是因为看门狗设置不当、喂狗不及时、程序堵塞或者程序死循环）；
7、中断被意外触发；
8、外部电路问题，比如电源不稳等等；
9、其它……

当我们开始怀疑PC指针时，我们首先要做的是确认PC指针是否跑飞了，其次要找到PC指针跑飞的证据。

我们可以在不同的分支路口，或者在我们怀疑的地方，设立断点，看程序是否走了不该经过的路径。

举个例子，比如我们怀疑程序运行中看门狗发生了溢出复位，那么很简单，我们只需要在初始化入口设立一个断点，让程序运行。正常情况下，程序只会经过一次该断点。如果再次经过该断点被拦截，那么我们就可以初步确诊“看门狗发生了溢出复位”。

再举个例子，比如程序中某个环节有A、B两个分支，正常时只走A分支，不正常时才走B分支。那么我们可以在B分支设立断点，程序一旦异常，走入B分支，就可以被拦截下来。

程序被拦截下来后，我们可以勘察现场，查看RAM区内容和程序刚走过的路径，从中分析导致程序PC指针错乱的原因。

当然，并不是每一次伏击守候都能一举擒获流窜犯（敌人是“狡猾”的，呵呵）。这就需要我们多一份耐心和技巧。通过不断调整断点位置来改变拦截地点。逐渐逼近并找到根源（流窜犯的老巢），然后一举拿下。

（未完待续，喜欢就顶）

发表于 2009-8-19 10:16

现在正在捣腾程序，好好学习，天天向上！

发表于 2009-8-19 12:41

顶下先，留个位置，再慢慢看！

程序匠人 · 发表于 2009-8-20 09:25

一般喜欢先把串口弄好了，然后加assert，在可能出问题的地方放一些，比如模块的入口和出口部分，在写程序的时候就写好。调试的时候很方便，调试完了加个#define NDEBUG 就行了

发表于 2009-8-20 13:27

鼓励33楼参与讨论，加分。

forget121 · 发表于 2009-8-20 22:13

七、向猎人学习挖坑设陷阱的技术

上一回说到，在程序中设卡（断点），可以拦截流窜犯（程序流程错误）。实际上，断点的功能可强大了，不但可以拦截程序流程错误，也可以拦截数据错误。当然，这需要一些辅助手段。

还是以前面提到的一个例子来说。比如某个采样值（当然，也不一定是采样值，在这里也可以是RAM中任意单元中的值）受到未明因素影响，经常“乱跳”。这种数据出错的原因，可能如下：
1、计算错误（比如溢出），导致结果出错；
2、被其它程序段误改写；
3、其它原因……

当数据出错后，我们希望能够在最快时间内，让程序停下来，这样才能有效查出是哪一段程序出了问题。

有些调试环境本身可以捕捉数据错误，并产生断点中断。这当然最好不过。但是如果调试环境本身不提供这种捕捉功能，那么就需要我们自己来制造机关了。

看看猎人是是如何做的：他们会在猎物经过的地方，挖个坑，上面盖上浮土。当小型动物经过时，浮土不会塌陷。而当体重较大的动物经过时，它们的体重就会压垮浮土，掉进猎人的陷阱。

猎人的这个陷阱机关，妙就妙在是它“智能”的，会根据动物的体重进行筛选。

轻巧的小白兔来了——放过，笨重的大狗熊来了——捕获！欧耶！

好了，回到程序中来，假设我们要监控的那个RAM单元，正常值域为0~9；那么我们可以写一段测试代码，判断数值是否>9，根据判断结果执行两个分支，并在那条错误的分支路径上设置断点。

如果数据没有出错，程序会一直运行（小白兔请放心过去）；直到数据错误发生，断点会自动停下来（大狗熊给我拿下）。

我们可以把这段测试程序，插入在“狗熊出没”的地方，“守株待兔”（其实“守坑待熊”）。

接下来的事情，就跟上回说的抓流窜犯原理差不多了。

——什么，你喜欢吃兔肉？不喜欢吃熊掌？
——你也太没有爱心了，唉。。。。。

（未完待续）

发表于 2009-8-21 01:07

狗熊是国家二级保护动物丫～
抓来吃是要进提篮桥的。。。

发表于 2009-8-21 11:36

写得好，我家不了分，顶一下

发表于 2009-8-21 17:49

写得很好，特别对初学者，顶顶！谢谢！

发表于 2009-8-24 14:17

学习，都是使用的经验。

发表于 2009-8-24 23:36

八、在程序中设置**

1、你的定时中断频率是否等于设想的那个值？
2、你的主程序循环一次花了多少时间？
3、你的程序中某一次复杂计算需要耗费多少时间？
4、你的程序里某个动作发生的具体时刻是什么时候？
5、……
——也许你不关心这些时间，那么你就不必看这一回了。

但是——
1、当我们的计时时钟发生偏差时，我们希望知道定时中断是否正常发生了；
2、当我们的程序任务较多，并已经导致任务堵塞时，我们需要知道主程序运行一圈的时间是多少，以便我们合理分割任务，避免堵塞；
3、同样，为了避免任务堵塞，我们要了解那些复杂计算所消耗的时间，并采取必要的措施（优化算法、分时间片执行、调整执行频率）来保证系统的实时性；
4、当程序中某些动作与其它动作或状态存在时间上的关联时，我们必须严格控制它的执行时机，确保它在正确的时刻被执行到；
5、……

我们如何才能从外部，对这些这些发生在程序内部的时间（时刻）进行精准的测量？

我们当然不能钻到芯片里面去监视每一条指令的运行情况。但是，我们可以学习一下克格勃，给程序安装个**。

具体方法：
1、首先，你需要一台示波器。没有的话，可以去偷、去抢、去骗。总之，最终你搞定了这台示波器，欧耶。
2、其次，你的芯片上要有一个空余的输出口用作测试口。没有的话，就拆东墙补西墙吧，先把不相关功能的IO口挪用一下啦。总之，最终你搞定了这个测试口，欧耶。
3、接下来，你可以在你要“监听”的程序段中，写一小段程序，对那个测试口取反（或者输出一个脉冲）。
4、最后让程序全速运行起来，你就可以用示波器来监听程序的运行状况了。

以本回开始举的几个例子来分析：
1、如果要测试定时中断频率，只要在中断中对这个测试口取反，即可通过示波器观测中断频率；
2、如果要测试主程序运行周期，只要把取反指令放在主程序循环圈中，即可；
3、如果要测试一次复杂计算（或其它动作）需要消耗多少时间，我们只需在计算之前把测试口变为高电平，等到计算结束后立即把输出口恢复到低电平，这段高电平的时间长度，即为计算消耗时间；
4、如果想知道两个动作之间的延时时间，我们也可以按照上一条方法一样，在两个动作发生前把测试口分别取一次反。就可以通过示波器轻松测试出来。
5、根据实际案例的具体情况，我们可以把这种窃听技术变换出更多花样。比如我们可以用两个IO口做测试口，同步检测两个事件的发生时刻，并测量其相互时间关系。等等……
6、引申开去，这个测试口不仅仅可以检测时间，也可以用来检测内部数据的变化。比如当某个数据的值发生“越界”时，输出一个高电平（平时为低电平）。

等到我们取得我们想要的测试数据，我们可以把这个临时的测试口功能撤销。同时，那些测试代码也可一并删除或屏蔽。

总结：把程序内在的、不直观的、快速的一些状态变化，通过IO口传递出来，以便我们观测。——这就是我们这一回所讲的“**”调试技巧的精髓。

——警告，请勿把“**”安装在女生宿舍哦！
——那样的话，匠人岂不就成为教唆犯了。罪过，罪过。。。。。

（想看下回吗？请顶贴！）

[匠人手记] 程序调试（除错）过程中的一些雕虫小技（更新：2010-04-09）

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