C++調試過程中最麻煩的問題—運行時錯誤

2020-05-23 14:26:23

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在調試過程中，運行時錯誤是最麻煩的問題。因為編譯錯誤可以由編譯器檢查出來，而大多數編譯器對運行時錯誤卻無能為力。查錯和糾錯的工作完全由用戶自己來完成。

運行時錯誤還分為兩種：
一種是由于考慮不周或輸入錯誤導致程序異常（Exception），比如數組越界訪問，除數為零，堆棧溢出等等。
另一種是由于程序設計思路的錯誤導致程序異常或難以得到預期的效果。

對于第一類運行時錯誤，我們不需要重新設計解決問題的思路，認為當前算法是可行的、有效的。我們只需要找出輸入的錯誤或考慮臨界情況的處理方法即可。對于第二類運行時錯誤，不得不遺憾地說，一切都要從頭再來。

見識運行時錯誤

由于編譯器無法發現運行時錯誤，這些錯誤往往是在程序運行時以五花八門的形式表現出來。下面就是典型的幾種因運行時錯誤引起的問題：
（1）WindowsXP錯誤報告

（2）內存不能為Read/Written

（3）非法操作

（4）Debug錯誤

查找錯誤點

語法錯誤的位置能很快地被編譯器找到，而運行時錯誤的位置卻很難被我們發現。即使我們一條條地檢查語句，也未必能檢查出什么。所以，在這里要介紹一種查找導致運行時錯誤的語句的方法。

我們知道，帶有運行時錯誤的程序是可以運行的。當它運行到一個產生錯誤的語句時，就提示出錯了。根據這個特點，我們可以用輸出語句來判斷程序的運行流程。下面就讓我們來看一段有運行時錯誤的程序：（程序11.4）
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
char a[5],b[5];
int alen=0,blen=0;//記錄字符串a和b的長度
cin >>a >>b;
for (int i=0;a[i]!='/0' && b[i]!='/0';i++)//計算字符串的長度
{
if (a[i]!='/0')
alen++;
if (b[i]!='/0')
blen++;
}
char *c=new char[alen+blen];//申請堆內存，存放連接后的字符串
for (i=0;i<=alen+blen;i++)//把字符串a和b連接復制到字符串c
{
if (i<alen)
c[i]=a[i];
else
c[i]=b[i-alen];
}
cout <<c <<endl;
delete [] c;//釋放堆內存
return 0;
}

運行結果：
OOTTMA
TomatoStudio
udioTomat　　葺葺葺葺癅

在程序運行結束之前，提示Debug Error，它屬于一種運行時錯誤。而且根據輸出的一些內容，發現程序也沒有達到連接字符串的目的。所以我們讓程序輸出更多信息，查找錯誤原因。首先在計算字符串a和b的長度后，輸出他們的長度，即在第一個for語句后添加一句cout <<"alen=" <<alen <<"blen=" <<blen <<endl;。

運行結果：
OOTTMA
TomatoStudio
alen=4blen=4
udioTomat　　葺葺葺葺癅

OOTTMA字符串長為6，TomatoStudio字符串長為12。根據程序運行結果，我們發現計算出的字符串長度有問題。所以我們必須檢查實現該功能的語句。另外，由字符串長度我們可以想到申請空間是否足夠的問題。發現數組的空間只能存放5個字符，而現在兩個字符串都已經超過這個限制。于是把數組空間擴大，該作char a[20],b[20];。

運行結果：
OOTTMA
TomatoStudio
alen=6blen=6
OOTTMATomatoS　　葺葺癅

發現字符串a的長度已經正確，可是字符串b的長度為什么不對呢？經過多次嘗試，我們發現，正確的字符串長度總是較短的字符串。所以我們想到檢查循環繼續的條件是否正確，如果過早地終止循環，就會導致這種情況。果然，a[i]!='/0' && b[i]!='/0'意味著只要有一個字符串結束，那么長度計算就結束了，故把&&改成||。

運行結果：
OOTTMA
TomatoStudio
alen=35blen=41
OOTTMA

這么一改，居然兩個長度全都錯了。我們不禁要思考為什么會這樣了：用一個for語句來計算兩個字符串的長度，當循環變量越過任一個字符串的結尾符以后又誤認為它沒有結束，所以輸出的長度遠遠長于字符串的實際長度。我們把計算字符串長度用兩個for語句來實現。即程序被改寫成這樣：
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
char a[20],b[20];
cin >>a >>b;
for (int alen=0;a[alen]!='/0';alen++);//計算字符串a的長度
for (int blen=0;b[blen]!='/0';blen++);//計算字符串b的長度
cout <<"alen=" <<alen <<"blen=" <<blen <<endl;
char *c=new char[alen+blen];
for (int i=0;i<=alen+blen;i++)
{
if (i<alen)
c[i]=a[i];
else
c[i]=b[i-alen];
}
cout <<c <<endl;
delete [] c;
return 0;
}
運行結果：
OOTTMA
TomatoStudio
alen=6blen=12
OOTTMATomatoStudio

現在兩個字符串的長度都正確了，輸出的內容也實現了字符串的連接，但是Debug Error仍然存在。繼續檢查，發現剩下的語句和申請的堆內存空間字符串c有關了。于是先檢查c是否有越界訪問。根據c申請的空間大小，發現for語句中循環繼續的條件有錯誤，導致越界訪問，把它改成i<alen+blen;。

運行結果：
OOTTMA
TomatoStudio
alen=6blen=12
OOTTMATomatoStudio　　@

Debug Error已經沒有了，看來造成這個錯誤的原因就是越界了。但是現在輸出的字符串后面有亂碼，可能是結尾符被忽略了。檢查程序，發現alen+blen是兩字符串長度，但是沒有考慮結尾符，所以要給字符串c增加一個字符的空間。程序改寫成如下：
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
char a[20],b[20];
cin >>a >>b;
for (int alen=0;a[alen]!='/0';alen++);
for (int blen=0;b[blen]!='/0';blen++);
//cout <<"alen=" <<alen <<"blen=" <<blen <<endl;
char *c=new char[alen+blen+1];
for (int i=0;i<alen+blen+1;i++)
{
if (i<alen)
c[i]=a[i];
else
c[i]=b[i-alen];
}
cout <<c <<endl;
delete [] c;
return 0;
}

運行結果：
OOTTMA
TomatoStudio
OOTTMATomatoStudio

至此，程序修改完成。在目前的測試數據下，不再出現運行時錯誤，并且也能實現字符串連接的功能。

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