Средства отладки программ в ide
Отладка, или debugging, — это поиск (локализация), анализ и устранение ошибок в программном обеспечении, которые были найдены во время тестирования.
Виды ошибок
Ошибки компиляции
Это простые ошибки, которые в компилируемых языках программирования выявляет компилятор (программа, которая преобразует текст на языке программирования в набор машинных кодов). Если компилятор показывает несколько ошибок, отладку кода начинают с исправления самой первой, так как она может быть причиной других.
В интерпретируемых языках (например Python) текст программы команда за командой переводится в машинный код и сразу исполняется. К моменту обнаружения ошибки часть программы уже может исполниться.
Ошибки компоновки
Ошибки связаны с разрешением внешних ссылок. Выявляет компоновщик (редактор связей) при объединении модулей программы. Простой пример — ситуация, когда требуется обращение к подпрограмме другого модуля, но при компоновке она не найдена. Ошибки также просто найти и устранить.
Ошибки выполнения (RUNTIME Error)
Ошибки, которые обнаруживают операционная система, аппаратные средства или пользователи при выполнении программы. Они считаются непредсказуемыми и проявляются после успешной компиляции и компоновки. Можно выделить четыре вида проявления таких ошибок:
Ошибки выполнения можно разделить на три большие группы.
Ошибки определения данных или неверное определение исходных данных. Они могут появиться во время выполнения операций ввода-вывода.
К ним относятся:
- ошибки преобразования;
- ошибки данных;
- ошибки перезаписи.
Как правило, использование специальных технических средств для отладки (API-логгеров, логов операционной системы, профилировщиков и пр.) и программирование с защитой от ошибок помогает обнаружить и решить лишь часть из них.
Логические ошибки. Они могут возникать из ошибок, которые были допущены при выборе методов, разработке алгоритмов, определении структуры данных, кодировании модуля.
В эту группу входят:
- ошибки некорректного использования переменных. Сюда относятся неправильный выбор типов данных, использование индексов, выходящих за пределы определения массивов, использование переменных до присвоения переменной начального значения, нарушения соответствия типов данных;
- ошибки вычислений. Это некорректная работа с переменными, неправильное преобразование типов данных в процессе вычислений;
- ошибки взаимодействия модулей или межмодульного интерфейса. Это нарушение типов и последовательности при передаче параметров, области действия локальных и глобальных переменных, несоблюдение единства единиц измерения формальных и фактических параметров;
- неправильная реализация логики при программировании.
Ошибки накопления погрешностей. Могут возникать при неправильном округлении, игнорировании ограничений разрядной сетки, использовании приближенных методов вычислений и т.д.
Веб-разработчик с нуля
Освойте веб-разработку за 12 месяце и делайте сайты и приложения любой сложности.
Методы отладки программного обеспечения
Метод ручного тестирования
Отладка программы заключается в тестировании вручную с помощью тестового набора, при работе с которым была допущена ошибка. Несмотря на эффективность, метод не получится использовать для больших программ или программ со сложными вычислениями. Ручное тестирование применяется как составная часть других методов отладки.
Метод индукции
Вот как выглядит процесс:
Важно, чтобы выдвинутая гипотеза объясняла все проявления ошибки. Если объясняется только их часть, то либо гипотеза неверна, либо ошибок несколько.
Метод дедукции
Сначала специалисты предлагают множество причин, по которым могла возникнуть ошибка. Затем анализируют их, исключают противоречащие имеющимся данным. Если все причины были исключены, проводят дополнительное тестирование. В обратном случае наиболее вероятную причину пытаются доказать.
Метод обратного прослеживания
Эффективен для небольших программ. Начинается с точки вывода неправильного результата. Для точки выдвигается гипотеза о значениях основных переменных, которые могли привести к ошибке. Далее на основании этой гипотезы строятся предположения о значениях переменных в предыдущей точке. Процесс продолжается до момента, пока не найдут ошибку.
Как выполняется отладка в современных IDE
Ранние отладчики, например gdb, представляли собой отдельные программы с интерфейсами командной строки. Более поздние, например первые версии Turbo Debugger, были автономными, но имели собственный графический интерфейс для облегчения работы. Сейчас большинство IDE имеют встроенный отладчик. Он использует такой же интерфейс, как и редактор кода, поэтому можно выполнять отладку в той же среде, которая используется для написания кода.
Отладчик позволяет разработчику контролировать выполнение и проверять (или изменять) состояние программ. Например, можно использовать отладчик для построчного выполнения программы, проверяя по ходу значения переменных. Сравнение фактических и ожидаемых значений переменных или наблюдение за ходом выполнения кода может помочь в отслеживании логических (семантических) ошибок.
Пошаговое выполнение — это набор связанных функций отладчика, позволяющих поэтапно выполнять код.
Шаг с заходом (step into)
Команда выполняет очередную инструкцию, а потом приостанавливает процесс, чтобы с помощью отладчика было можно проверить состояние программы. Если в выполняемом операторе есть вызов функции, step into заставляет программу переходить в начало вызываемой функции, где она приостанавливается.
Шаг с обходом (step over)
Команда также выполняет очередную инструкцию. Однако когда step into будет входить в вызовы функций и выполнять их строка за строкой, step over выполнит всю функцию, не останавливаясь, и вернет управление после ее выполнения. Команда step over позволяет пропустить функции, если разработчик уверен, что они уже исправлены, или не заинтересован в их отладке в данный момент.
Шаг с выходом (step out)
В отличие от step into и step over, step out выполняет не следующую строку кода, а весь оставшийся код функции, исполняемой в настоящее время. После возврата из функции он возвращает управление разработчику. Эта команда полезна, когда специалист случайно вошел в функцию, которую не нужно отлаживать.
Как правило, при пошаговом выполнении можно идти только вперед. Поэтому легко перешагнуть место, которое нужно проверить. Если это произошло, необходимо перезапустить отладку.
У некоторых отладчиков (таких как GDB 7.0, Visual Studio Enterprise Edition 15.5 и более поздних версий) есть возможность вернуться на шаг назад. Это полезно, если пропущена цель либо нужно повторно проверить выполненную инструкцию.
Веб-разработчик с нуля
За 12 месяцев вы освоите базовую верстку, frontend и backend. В конце обучения у вас будет готовое портфолио из проектов.
Отладчик Visual Studio — очень эффективное средство. Прежде чем приступать к его использованию, следует ознакомиться с базовыми терминами, такими как отладчик, отладка и режим отладки. Когда позднее мы будем вести речь о поиске и устранении ошибок, мы будем иметь в виду то же самое.
Отладчик и отладка
Термин отладка может иметь разные значения, но в первую очередь он означает устранение ошибок в коде. Делается это по-разному. Например, отладка может выполняться путем проверки кода на наличие опечаток или с помощью анализатора кода. Код можно отлаживать с помощью профилировщика производительности. Кроме того, отладка может производиться посредством отладчика.
Отладчик — это узкоспециализированное средство разработки, которое присоединяется к работающему приложению и позволяет проверять код. В документации по отладке для Visual Studio именно это обычно подразумевается под отладкой.
Режим отладки и выполнение приложения
При первом запуске приложения в Visual Studio его можно запустить, нажав кнопку с зеленой стрелкой на панели инструментов (или клавишу F5). По умолчанию в раскрывающемся списке слева отображается элемент Отладка. Если вы не имеете опыта работы с Visual Studio, может показаться, что отладка приложения — это практически то же самое, что его запуск. На самом деле эти задачи хоть и связаны, но коренным образом различаются.
Значение Отладка соответствует конфигурации отладки. Когда вы запускаете приложение (нажимая зеленую стрелку или клавишу F5) в конфигурации отладки, оно запускается в режиме отладки. Это означает, что приложение запускается с присоединенным отладчиком. В результате вы получаете полный набор функций отладки, которые можно использовать для поиска ошибок в приложении.
Если у вас открыт проект, выберите в раскрывающемся списке Отладка элемент Выпуск.
При выборе этого параметра конфигурация отладки для проекта меняется на конфигурацию выпуска. Проекты Visual Studio имеют отдельные конфигурации выпуска и отладки для вашей программы. Производится построение отладочной версии для отладки и версии выпуска для окончательного выпуска программы. Сборка выпуска оптимизирована для обеспечения максимальной производительности, а отладочная сборка лучше подходит для отладки.
Когда следует использовать отладчик
Отладчик — важнейший инструмент для поиска и устранения ошибок в приложениях. Однако большое значение имеет контекст. Важно использовать все средства, имеющиеся в вашем распоряжении, чтобы быстро устранять ошибки. Зачастую лучшим "средством" являются правильные методики написания кода. Зная, когда лучше использовать отладчик, а когда — другие средства, вы также сможете более эффективно использовать отладчик.
Следующие шаги
В этой статье мы поговорим об использовании интегрированной среды разработки для повышения продуктивности сеансов программирования. Мы затронем несколько задач, таких как:
Подготовка кода к отладке с помощью анализатора кода интегрированной среды разработки
Исправление исключений (ошибки времени выполнения)
Минимизация ошибок путем написания кода с учетом его предназначения (с помощью оператора assert)
Аспекты использования отладчика
Создание примера приложения с некоторыми ошибками
Установите Visual Studio бесплатно со страницы скачиваемых материалов Visual Studio, если еще не сделали этого.
Запустите Visual Studio.
Visual Studio создаст консольный проект и откроет его в обозревателе решений (правая область).
Замените код по умолчанию в файле Program.cs проекта на пример кода ниже.
Ищите красные и зеленые волнистые линии!
Чтобы устранить эту ошибку, обратитесь к другой функции интегрированной среды разработки, представленной значком в виде лампочки.
Проверяйте лампочку!
Если щелкнуть этот элемент, Visual Studio добавит оператор using System.Text в начало файла Program.cs, а красная волнистая линия исчезнет. (Если вы не уверены, что именно делает предложенное исправление, выберите ссылку Просмотреть изменения справа перед его применением.)
Исправление оставшихся ошибок и предупреждений
В этом коде есть еще несколько волнистых линий. Здесь присутствует типичная ошибка преобразования типа. При наведении указателя мыши на волнистую линию видно, что код пытается преобразовать тип string в int, что не поддерживается, если не добавлен явный код для такого преобразования.
Так как анализатор кода не может угадать ваше намерение, в данном случае лампочки, которые могут помочь вам, отсутствуют. Чтобы устранить эту ошибку, необходимо знать предназначение кода. В этом примере легко заметить, что points должен быть числовым (целочисленным) значением, так как вы пытаетесь добавить points в totalpoints .
Чтобы устранить эту ошибку, измените член points класса User с такого:
Красные волнистые линии в редакторе кода исчезают.
Затем наведите указатель мыши на зеленую волнистую линию в объявлении элемента данных points . Анализатор кода сообщает, что переменной никогда не присваивается значение.
Зеленая волнистая линия исчезает.
Исправление исключения
Когда вы устранили все ошибки, обозначенные красными волнистыми линиями, и разрешили или по меньшей мере изучили все предупреждения, обозначенные зелеными волнистыми линиями, все готово к запуску отладчика и приложения.
Нажмите клавишу F5 (Отладка > Начать отладку) или кнопку Начать отладку на панели инструментов отладки.
При возникновении исключения необходимо задать себе пару вопросов:
Может ли это исключение возникнуть у пользователей?
Блок try/catch подразумевает некоторое снижение производительности, поэтому их следует использовать только тогда, когда это действительно необходимо, то есть, когда (а) они могут возникнуть в окончательной версии приложения и (б) документация по методу указывает, что необходимо проверить наличие исключения (с предположением, что документация завершена). Во многих случаях можно соответствующим образом обработать исключение, чтобы пользователь никогда с ним не столкнулся.
Ниже приведено несколько важных советов по обработке исключений:
Старайтесь не использовать пустой блок catch, например catch (Exception) <> , который не принимает соответствующее действие для предоставления или обработки ошибки. Пустой или неинформативный блок catch может скрывать исключения и усложнять, а не упрощать отладку кода.
Используйте блок try/catch вокруг конкретной функции, которая вызывает исключение ( ReadObject в примере приложения). Если использовать его вокруг большого фрагмента кода, вы в итоге скроете расположение ошибки. Например, не используйте блок try/catch вокруг вызова родительской функции ReadToObject , как показано здесь, или вы не сможете точно определить, где возникло исключение.
Для незнакомых функций, включаемых в приложение, особенно тех, которые взаимодействуют с внешними данными (например, с веб-запросом), изучите документацию, чтобы узнать, какие исключения может вызывать функция. Это может оказаться крайне важной информацией для правильной обработки ошибок и отладки приложения.
Для данного примера приложения исправьте SerializationException в методе GetJsonData , изменив 4o на 40 .
Уточнение предназначения кода с помощью оператора assert
Можно заметить, что с выходными данными что-то не так. Значения name и lastname для третьей записи пусты.
Это подходящий момент, чтобы рассмотреть полезный и часто недооцененный подход к написанию кода, который заключается в использовании операторов assert в функциях. Добавив приведенный ниже код, вы включаете проверку во время выполнения, чтобы убедиться, что firstname и lastname отличаются от null . Замените приведенный ниже код в методе UpdateRecords :
Добавив такие операторы assert в функции в процессе разработки, можно указать предназначение кода. В предыдущем примере мы указываем следующее:
- Для имени требуется допустимая строка.
- Для фамилии требуется допустимая строка.
Указав таким образом намерение, вы применяете необходимые требования. Это простой и удобный способ, который можно использовать для изучения ошибок во время разработки. (Операторы assert также используются в качестве главного элемента в модульных тестах.)
Код assert активен только в отладочной сборке.
При перезапуске отладчик приостанавливает выполнение на операторе assert , так как выражение users[i].firstname != null вычисляется как false вместо true .
Ошибка assert указывает на проблему, которую необходимо изучить. assert может охватывать множество сценариев, в которых исключение отображается не всегда. В этом примере пользователь не увидит исключение, а null значение добавляется в список записей в качестве firstname . Это может вызвать проблемы на более позднем этапе (например, в выходных данных консоли) и затруднить отладку.
В сценариях, где вы вызываете метод для значения null , возникает NullReferenceException . Обычно следует избегать использования блока try/catch для общего исключения, то есть исключения, не привязанного к определенной функции библиотеки. Любой объект может вызывать NullReferenceException . Если вы не уверены, изучите документацию по функции библиотеки.
С помощью этого кода можно выполнить требования к коду и убедиться, что в данные не добавляется запись со значением firstname или lastname , равным null .
В этом примере мы добавили в цикл два оператора assert . Как правило, при использовании assert рекомендуется добавлять операторы assert в точке входа (начале) функции или метода. Сейчас вы просматриваете метод UpdateRecords в примере приложения. В этом методе вы можете столкнуться с проблемами, если какой-либо из его аргументов равен null , поэтому проверьте их оба с помощью оператора assert в точке входа функции.
Для предыдущих операторов ваше намерение заключается в том, чтобы загрузить существующие данные ( db ) и извлечь новые данные ( users ) перед обновлением.
Оператор assert можно использовать с любым видом выражения, которое разрешается в true или false . Например, можно добавить оператор assert следующего вида.
Приведенный выше код полезен, если необходимо указать следующее намерение: для обновления записи пользователя требуется новое значение точки больше нуля (0).
Проверка кода в отладчике
Итак, теперь, когда вы устранили все критические проблемы с примером приложения, можно двигаться дальше.
Мы рассмотрели помощник по исправлению ошибок отладчика, но отладчик является гораздо более функциональным инструментом, который позволяет совершать и другие действия, такие как пошаговое выполнение кода и изучение его переменных. Эти эффективные возможности полезны во многих сценариях, особенно в следующих случаях:
Вы пытаетесь изолировать ошибку времени выполнения в коде, но не можете сделать это с помощью описанных выше методов и средств.
Вы хотите проверить код, то есть следить за его выполнением, чтобы убедиться, что он работает надлежащим образом и совершает необходимые действия.
Следить за выполнением кода очень полезно. Так вы можете получить дополнительные сведения о коде и выявить ошибки до того, как проявляются их очевидные симптомы.
Дополнительные сведения об использовании функций отладчика см. в статье Отладка для начинающих.
Исправление проблем производительности
Ошибки другого типа включают неэффективный код, из-за которого приложение выполняется медленнее или использует слишком много памяти. Как правило, оптимизация производительности осуществляется на более позднем этапе разработки приложения. Однако столкнуться с проблемами производительности можно уже на ранних этапах (например, часть приложения может работать медленно), в результате чего вам может потребоваться протестировать приложение с помощью средств профилирования. Дополнительные сведения о средствах профилирования, таких как средство загрузки ЦП и анализатор памяти, см. в разделе Знакомство со средствами профилирования.
Следующие шаги
В этой статье вы узнали, как предотвращать и устранять многие распространенные ошибки в коде и когда использовать отладчик. Далее вы можете подробнее узнать об использовании отладчика Visual Studio для исправления ошибок.
В этом разделе представлены средства отладчика, предоставляемые Visual Studio. В контексте Visual Studio отладка приложения обычно означает запуск приложения с подключенным отладчиком (то есть в режиме отладчика). При этом в отладчике доступно множество способов наблюдения за выполнением кода. Вы можете пошагово перемещаться по коду и просматривать значения, хранящиеся в переменных, задавать контрольные значения для переменных, чтобы отслеживать изменение значений, изучать путь выполнения кода и т. д. Если вы не знакомы с процессом отладки, перед выполнением задач в этом разделе рекомендуется прочесть документ об отладке для начинающих.
Установка точки останова и запуск отладчика
Точки останова полезны, если вам известны строка или раздел кода, которые вы хотите подробно изучить в среде выполнения. Дополнительные сведения о различных типах точек останова, которые можно задать, например об условных точках останова и точках останова в функциях, см. в разделе Использование точек останова.
Для отладки нужно запустить приложение с отладчиком, подключенным к процессу приложения. Для этого чаще всего используется клавиша F5 (Отладка > Начать отладку). Однако сейчас у вас, возможно, не задано ни одной точки останова для проверки кода приложения, поэтому мы сначала зададим их, а затем начнем отладку. Точки останова — это один из самых простых и важных компонентов надежной отладки. Точка останова указывает, где Visual Studio следует приостановить выполнение кода, чтобы вы могли проверить значения переменных или поведение памяти либо выполнение ветви кода.
Если вы открыли файл в редакторе кода, точку останова можно задать, щелкнув в поле слева от строки кода.
Нажмите клавишу F5 (Отладка > Начать отладку) или Начать отладку кнопку на панели инструментов отладки, при этом отладчик выполняется до первой встреченной точки останова. Если приложение еще не запущено, при нажатии клавиши F5 запускается отладчик и выполняется остановка в первой точке останова.
Переход по коду в отладчике с помощью пошаговых команд
Мы указываем сочетания клавиш для большинства команд, так как они ускоряют навигацию по коду вашего приложения. (Аналогичные команды, такие как команды меню, отображаются в круглых скобках.) Дополнительные сведения об использовании команд пошагового выполнения см. в разделе Навигация по коду в отладчике.
Для запуска приложения с подключенным отладчиком нажмите клавишу F11 (Отладка > Шаг с заходом). F11 — это команда Шаг с заходом, которая выполняет приложение с переходом к следующему оператору. При запуске приложения с помощью клавиши F11 отладчик останавливается на первом выполняемом операторе.
Желтая стрелка представляет оператор, на котором приостановлен отладчик. В этой же точке приостанавливается выполнение приложения (этот оператор пока не выполнен).
Клавишу F11 удобно использовать для более детальной проверки потока выполнения. (Мы также покажем другие варианты более быстрого перемещения по коду.) По умолчанию отладчик пропускает непользовательский код (дополнительные сведения см. в статье об отладке в режиме "Только мой код").
В управляемом коде вы увидите диалоговое окно с запросом о том, хотите ли вы получать уведомления при автоматическом обходе свойств и операторов (поведение по умолчанию). Если вы хотите изменить этот параметр позже, отключите параметр Шаг с обходом свойств и операторов в меню Сервис > Параметры в разделе Отладка.
Шаг с обходом по коду для пропуска функций
Когда вы находитесь на строке кода, представляющей собой вызов функции или метода, можно нажать клавишу F10 (Отладка > Шаг с обходом) вместо F11.
Клавиша F10 продолжает выполнение отладчика без захода в функции или методы в коде приложения (код продолжает выполняться). Нажав клавишу F10, вы можете обойти код, который вас не интересует. Так можно быстро перейти к важному для вас коду. Дополнительные сведения об использовании команд пошагового выполнения см. в разделе Навигация по коду в отладчике.
Быстрое выполнение до точки в коде с помощью мыши
Использование кнопки Выполнение до щелкнутого аналогично установке временной точки останова. Кроме того, эта команда удобна для быстрой работы в видимой области кода приложения. Выполнение до щелкнутого можно использовать в любом открытом файле. Дополнительные сведения об этой функции и аналогичных функциях навигации см. в разделе Выполнение до определенного места в коде.
Находясь в отладчике, наведите курсор на строку кода, пока слева не появится кнопка выполнения до щелкнутого (Выполнить до этого места) отображается слева.
Кнопка выполнения до щелкнутого (Выполнить до этого места) доступна начиная с версии Visual Studio 2017.
Вывод отладчика из текущей функции
В некоторых случаях может потребоваться продолжить сеанс отладки, однако полностью проведя отладчик сквозь текущую функцию.
Нажмите клавиши SHIFT+F11 (или выберите Отладка > Шаг с выходом).
Эта команда возобновляет выполнение приложения (и перемещает отладчик) до возврата текущей функции.
Выполнить до текущей позиции
Если вы находитесь в режиме редактирования кода (то есть работа отладчика не приостановлена), щелкните правой кнопкой мыши строку кода в приложении и выберите команду Выполнить до текущей позиции (или нажмите клавиши CTRL+F10). Эта команда запускает отладку и задает временную точку останова на текущей строке кода. Дополнительные сведения об этой функции и аналогичных функциях навигации см. в разделе Выполнение до определенного места в коде.
Если имеются заданные точки останова, отладчик приостанавливается в первой достигнутой точке останова.
Нажимайте клавишу F5, пока не достигнете строки кода, для которой выбрали Выполнить до текущей позиции.
Эта команда удобна, когда вы редактируете код и хотите быстро задать временную точку останова и одновременно запустить отладчик.
Вы можете использовать функцию Выполнить до текущей позиции в окне Стек вызовов во время отладки.
Быстрый перезапуск приложения
Кнопка Перезапустить позволяет сэкономить время, затрачиваемое на остановку приложения и перезапуск отладчика. Отладчик приостанавливается в первой точке останова, достигнутой при выполнении кода.
Если вы хотите остановить отладчик и вернуться в редактор кода, вы можете нажать красную кнопку вместо Перезапустить.
Редактирование кода в реальном времени
Visual Studio 2022 поддерживает динамическое редактирование кода в процессе отладки. Дополнительные сведения см. в следующих разделах.
В большинстве языков, поддерживаемых Visual Studio, можно изменять код во время сеанса отладки, а затем продолжать отладку. Для использования этой функции щелкните код, чтобы установить в нем курсор, когда отладчик приостановлен, внесите изменения и нажмите клавишу F5, F10 или F11, чтобы продолжить отладку. Дополнительные сведения об этой функции и ее ограничениях см. в статье Изменить и продолжить.
Сведения об изменении кода XAML во время сеанса отладки см. в статье Создание и отладка выполняющегося кода XAML с помощью горячей перезагрузки XAML.
Проверка переменных с помощью подсказок по данным
Теперь, когда вы немного освоились, у вас есть хорошая возможность проверить состояние приложения (переменные) с помощью отладчика. Функции, позволяющие проверять переменные, являются одними из самых полезных в отладчике. Реализовывать эту задачу можно разными способами. Часто при попытке выполнить отладку проблемы пользователь старается выяснить, хранятся ли в переменных значения, которые требуются в определенном состоянии приложения. Подробные сведения об использовании подсказок по данным см. в разделе Просмотр значений данных в подсказках по данным.
В режиме приостановки в отладчике наведите указатель мыши на объект, чтобы увидеть его текущее значение или значение по умолчанию.
Если переменная имеет свойства, объект можно развернуть, чтобы увидеть все его свойства.
Часто при отладке бывает необходимо быстро проверить значения свойств для объектов. Лучше всего для этого подходят подсказки по данным.
В большинстве поддерживаемых языков можно изменять код во время сеанса отладки. Дополнительные сведения см. в разделе Изменить и продолжить.
Проверка переменных с помощью окон "Видимые" и "Локальные"
В окне Видимые отображаются переменные вместе с текущим значением и типом. Окно Видимые содержит все переменные, используемые в текущей строке или предыдущей строке (в C++ в окне отображаются переменные в трех предыдущих строках кода; сведения о зависящем от языка поведении см. в соответствующей документации). Дополнительные сведения об использовании этих окон см. в статье Проверка переменных в окнах "Видимые" и "Локальные".
Во время отладки взгляните на окно Видимые в нижней части редактора кода.
В JavaScript окно Локальные поддерживается, а окно Видимые — нет.
Взгляните в окно Локальные. В окне Локальные показаны переменные, которые находятся в текущей области.
В этом примере объекты this и f находятся в области действия. Дополнительные сведения см. в статье Проверка переменных в окнах "Видимые" и "Локальные".
Установка контрольного значения
В окне Контрольное значение можно указать переменную (или выражение), которую необходимо отслеживать. Дополнительные сведения см. в статье Установка контрольных значений с помощью окон "Контрольное значение" и "Быстрая проверка".
Во время отладки щелкните правой объект кнопкой мыши и выберите пункт Добавить контрольное значение.
В этом примере у вас есть контрольное значение, заданное для объекта, и по мере перемещения по отладчику вы можете наблюдать за изменением его значения. В отличие от других окон переменных, в окне Контрольное значение всегда отображаются просматриваемые вами переменные (они выделяются серым цветом, когда находятся вне области действия).
Просмотр стека вызовов
В окне Стек вызовов показан порядок вызова методов и функций. В верхней строке показана текущая функция. Во второй строке показана функция или свойство, из которого она вызывалась, и т. д. Стек вызовов хорошо подходит для изучения и анализа потока выполнения приложения. Дополнительные сведения см. в статье о просмотре стека вызовов.
Окно Стек вызовов аналогично перспективе "Отладка" в некоторых интегрированных средах разработки, например Eclipse.
Во время отладки щелкните окно Стек вызовов, которое по умолчанию открыто в нижней правой области.
Дважды щелкните строку кода, чтобы просмотреть исходный код. При этом также изменится текущая область, проверяемая отладчиком. Это не перемещает отладчик.
Для выполнения других задач можно воспользоваться контекстными меню из окна Стек вызовов. Например, можно вставлять точки останова в указанные функции, перезапускать приложение с помощью функции Выполнение до текущей позиции и изучать исходный код.
Проверка исключения
Когда приложение выдает исключение, отладчик переходит к строке кода, вызвавшей исключение. Подробные сведения см. в разделе Проверка исключения с помощью помощника по исправлению ошибок.
В этом примере вызов DirectoryInfo выдал ошибку на пустой строке, хранящейся в переменной value .
Помощник по исправлению ошибок — это отличная функция, которая помогает отлаживать ошибки. Используя помощник по исправлению ошибок, вы также можете, например, просмотреть сведения об ошибке и добавить контрольное значение. При необходимости вы также можете изменить условия для возникновения конкретного исключения. См. дополнительные сведения об обработке исключений в коде в разделе Приемы и инструменты отладки.
Разверните узел Параметры исключений, чтобы просмотреть дополнительные параметры для обработки исключения этого типа, однако в рамках этого тура ничего менять не требуется.
Настройка отладки
Вы можете настроить проект для сборки, как описано в статье о конфигурации отладки или выпуска, настроить свойства проекта для отладки или настроить общие параметры для отладки. Кроме того, можно настроить отладчик для вывода пользовательских сведений с помощью таких компонентов, как атрибута DebuggerDisplay либо платформы NatVis для C/C++.
Свойства отладки зависят от типа проекта. Например, можно задать аргумент, который будет передан в приложение при запуске. Чтобы получить доступ к свойствам проекта приложения, щелкните имя проекта правой кнопкой мыши в обозревателе решений и выберите Свойства. Свойства отладки обычно отображаются на вкладке Сборка или Отладка в зависимости от типа проекта.
Средство Snapshot Debugger создает моментальный снимок рабочих приложений при выполнении интересующего вас кода. Чтобы указать отладчику на необходимость создать моментальный снимок, следует установить точки прикрепления и точки ведения в коде. Отладчик позволяет увидеть источник ошибки, не затрагивая трафик рабочего приложения. Средство Snapshot Debugger позволяет значительно сократить затраты времени на устранение проблем, возникающих в рабочих средах.
Просмотр моментальных снимков с помощью возврата на шаг назад в IntelliTrace (Visual Studio Enterprise)
Функция возврата на шаг назад в IntelliTrace автоматически создает моментальный снимок вашего приложения для каждого события точки останова и шага отладчика. Используя записанные моментальные снимки, вы можете возвращаться к этим точкам останова и шагам, просматривая предыдущее состояние приложения. Возможность возврата на шаг назад в IntelliTrace позволяет сэкономить время в тех случаях, когда вам нужно просмотреть предыдущее состояние приложения, но не требуется перезапускать отладку или воссоздавать необходимое состояние приложения.
Для просмотра моментальных снимков и перехода между ними используйте кнопки На шаг назад и На шаг вперед на панели инструментов отладки. С помощью этих кнопок можно перейти к событиям, которые отображаются на вкладке События в окне Средства диагностики.
Отладка проблем производительности
Если приложение работает слишком медленно или использует слишком много памяти, возможно, вам следует протестировать его с помощью средств профилирования на раннем этапе. Дополнительные сведения о средствах профилирования, таких как средство загрузки ЦП и анализатор памяти, см. в разделе Знакомство со средствами профилирования.
Следующие шаги
В этом руководстве вы кратко познакомились с функциями отладчика. Отдельные функции, например точки останова, вы можете изучить более подробно.
Use breakpoints in the Visual Studio debugger (Использование точек останова в отладчике Visual Studio)
4 столпа эффективной отладки
- Правильные инструменты. Это то, чему посвящена статья. Но инструменты бесполезны без других трех.
- Использование практик построения архитектуры и кода, отдающих предпочтение слабо связанным объектам и написанию того, что я называю Совершенно Очевидный Код – СОК (Really Obvious Code – ROC rocks!). Эти практики помогают находить баги и избегать внесения изменений, лишь добавляющих новые. И никогда не поздно перечитать Brian W. Kernighan and P. J. Plauger's «The Elements of Programming Style» (Computing Mcgraw-Hill, 1978).
- Использование TDD (разработки через тестирование). Если вы разрабатываете что-то кроме сильно связанного пользовательского интерфейса и не используете TDD – вы разработчик с одной рукой, связанной за спиной. Вы менее продуктивны, чем могли бы быть, и ваш код менее надежен, чем должен быть.
- Методика отладки. Многие разработчики сразу переходят к шагу «разработка решения», что в результате редко приводит к исправлению бага, зато часто создает новые.
- Опишите баг. Соберите всю информацию для полного описания симптомов бага, акцентируя внимание на том, когда симптомы проявляются, а когда – нет.
- Зафиксируйте баг. Опишите последовательность действий, которая всегда приводит к появлению бага. Так вы убедитесь, что правильно определили условия, приводящие к появлению симптомов бага. Проверьте, что симптомы не проявляются при других условиях.
- Локализуйте баг. Убедитесь, что вы можете описать, в чем именно истинная причина появления бага и что описание соотносится с шагами 1 и 2.
- Разработайте и примените решение. Определите, боретесь ли вы с истинной причиной бага или с его симптомами. Напишите код.
- Проверьте решение. Проверьте, что симптомы больше не проявляются при выполнении действий, описанных в шаге 2.
- Проведите регрессионное тестирование. Проверьте, что не появилось новых багов.
- Примените изменения. Перенесите изменения в продакшен.
Использование точек останова
Многие разработчики не знают всех возможностей отладки в Visual Studio, потому что отладка «и так работает». Например, хотя каждый VS-разработчик знаком с точками останова, многие не знают, что можно сделать в окне Breakpoints.
Чтобы открыть окно Breakpoins, выберите Debug | Windows | Breakpoints; в окне отобразится список всех установленных вами точек останова. Если вы не уверены, какая точка какой строке кода соответствует, просто кликните по ней двойным кликом и в редакторе откроется связанный с ней код.
Если вы хотите остановить выполнение только при определенном условии, вы можете выбрать опции Condition или Hit Count. Опция Condition позволяет задать логическое условие, при котором произойдет остановка (например, Position > 30). Также можно выполнить остановку, если одна из переменных изменилась с момента последней остановки. Опция Hit Count прерывает выполнение только если точка останова сработала в n-й раз (или каждые n раз). Это особенно полезно, когда вам нужно остановиться где-то в конце цикла.
Между прочим, мой опыт говорит, что если в какой-то части приложения возникли проблемы, они продолжат там возникать. Если ваш опыт говорит о том же, вам понравятся дополнительные возможности Visual Studio 2010. Вы можете дать точкам останова названия, чтобы не забыть, для чего нужна каждая из них, и экспортировать их в XML-файл. В следующий раз, когда они вам понадобятся, вы можете импортировать их и начать отладку. Импорт/экспорт можно сделать с помощью тулбара вверху окна Breakpoints.
Показ и пропуск кода
В любой версии Visual Studio, в пункте Debug | General диалога настроек вы можете выбрать опцию Just My Code и перестать видеть код, который вы не писали. Если впоследствии вам понадобится это отключить (например, если где-то в сгенерированном коде возникает исключение), вы можете это сделать, выбрав Options and Settings в меню Debug (этот пункт есть только в VS2010 – прим. перев).
Если же вы устали ходить по какой-то части вашего кода, вы можете использовать один из двух атрибутов. Поставьте на метод атрибут DebuggerHidden и вы никогда не попадете в этот метод. Если же поставить атрибут DebuggerNonUserCode , вы не будете в него попадать при включенной опции Just My Code и будете при выключенной. Я рекомендую вам использовать второй способ.
Чтобы выбрать конкретную сборку (или если вы используете VS2008), в режиме остановки процесса отладки откройте окно Modules и в списке DLL, загруженных вашим приложением, кликните правым кликом на нужной DLL и выберите Load Modules, чтобы загрузить символы для этой DLL. Конечно, подождать всё равно придется, но уже не так долго.
Я один из тех, кто пишет в свойствах полезный код и хочет иметь возможность пошагово их отладить. Начиная с VS2008SP1, появилась опция (Step over properties and operators), выключающая пошаговую отладку свойств и операторов. И в VS2010 она по умолчанию включена, так что вам может понадобиться ее выключить.
Визуализация данных
Как ни странно, множество разработчиков не знакомы с визуализаторами данных в Visual Studio. Если в режиме остановки навести мышку на переменную, всплывет подсказка со значением этой переменной. Также может появиться значок с лупой – клик по нему откроет значение переменной в визуализаторе по умолчанию. Если рядом с иконкой появляется стрелка выпадающего списка, клик по стрелке покажет другие визуализаторы для этого типа данных. Например, для строковой переменной будут показаны текстовый, XML и HTML визуализаторы. Если вы храните в строке HTML, HTML-визуализатор позволит понять, как это будет выглядеть в браузере.
Визуализаторы вы можете также использовать в окнах Watch, Autos и Locals, но если вы смотрите какую-то переменную очень часто, вы можете нажать на канцелярскую кнопку в конце всплывающей подсказки, чтобы «пригвоздить» ее на этом месте. Тогда в следующий раз, когда вы будете просматривать эту часть кода, подсказка всплывет автоматически.
Кстати о подсказках – вы можете с их помощью менять значение переменной. В VS2010 даже более того: подсказку можно заставить висеть в окне, существовать всё время сеанса отладки, и даже после его окончания она будет отображать значение переменной из последнего сеанса. Однако, самые крутые инструменты (Debugger Canvas и IntelliTrace) доступны только в VS2010 Ultimate Edition.
Редактор в студии позволяет смотреть только на один участок кода в один момент времени. Но множество багов возникает в результате взаимодействия между разными частями кода. Debugger Canvas позволяет вам увидеть весь ваш код разом, перемещаясь между модулями и приближая нужную часть.
Когда срабатывает точка останова, вам нужно понять, как вы здесь оказались. Можно использовать окно Call Stack, но вы не увидите, что происходило на более ранних этапах (как вариант, можно поставить кучу точек останова и проходить их последовательно, отслеживая переменные).
Если Debugger Canvas позволяет смотреть «через модули», то IntelliTrace – «через время», что дает понимание того, как вы попали в данную точку останова. IntelliTrace собирает и показывает отладочную информацию, которая была доступна в предыдущие моменты времени сеанса отладки.
Еще лучше Debugger Canvas и IntelliTrace работают в связке: в Debugger Canvas есть опция, позволяющая видеть логи IntelliTrace рядом с кодом.
Внешние инструменты
Visual Studio – не единственный инструмент отладки, есть сколько угодно внешних и сторонних инструментов, которые вы можете добавить в копилку. Я здесь остановлюсь только на некоторых бесплатных.
Не все внешние инструменты сделаны сторонними производителями. Если вы пишете службы Windows, то знаете, что отлаживать их непростое занятие. Хотя вы и можете подключиться к ним для отладки, к этому времени код OnStart и инициализация уже выполнится. Если баг не дает сервису запуститься, вам остается только гадать, что же пошло не так, вместо того чтобы собрать информацию для описания проблемы.
В подобной ситуации вы можете настроить Just-in-Time (JIT) отладку и автозапуск – сеанс отладки начнется, когда служба запустится или когда возникнет ошибка. Но чтобы это сделать, вам нужно воспользоваться внешними инструментами.
Сторонние визуализаторы
Я уже говорил про визуализаторы Visual Studio, но есть еще множество сторонних. DotNetDan’s DataSet Visualizer – весьма чудесен, если вам нужно знать, что лежит в датасете (я упоминал его в блоге)
С того времени я уже обнаружил RightHand DataSet Visualizer и стал использовать его. Это MDI-приложение, которое позволяет открыть окно для каждой таблицы датасета. Кроме того, окно Relations показывает таблицы, связанные с текущей просматриваемой.
Грид, отображающий таблицу, не простой – вы можете перетащить колонку в прямоугольник вверху окна, чтобы группировать вашу таблицу по этой колонке. Также можно изменять данные в датасете и менять фильтр RowState, чтобы отображались только строки с определенным RowState (например, только удаленные). Еще можно смотреть (и менять) некоторые свойства датасета. И даже можно выгрузить датасет в XML-файл или загрузить тестовые данные из сохраненного ранее.
Следует отметить, что DotNetDan’s DataSet Visualizer быстрее загружает данные, так что я оставил его на случай, когда не нужна вся мощь RightHand.
С помощью Web визуализатора можно смотреть любые данные коллекции Server Variables объекта Server и коллекции Forms объекта Request. Также можно посмотреть строку запроса браузера и содержимое объектов Session и Application. Однако, в случае Session и Application для любых объектов, кроме скалярных данных, вы увидите только название типа объекта.
Есть и другие визуализаторы, включая те, что позволяют смотреть Cache и LINQ-запросы к Entity Framework (EF), а также позволяющие увидеть SQL на выходе LINQ-запросов к EF. Печально только то, что нет единого каталога визуализаторов.
Трассировка
Когда дело доходит до чтения полученных логов, я использую Log Parser Lizard от Lizard Labs. В бесплатной версии некоторые возможности ограничены (цена платной – около 25$), однако мне они ни разу не понадобились. Log Parser Lizard использует SQL-подобный синтаксис для построения запросов к логам (включая файлы формата CSV и XML) и прямо из коробки понимает форматы логов IIS, событий Windows и log4net. Результаты отображаются в таблице, что делает его похожим на Server Explorer, с которым мне очень нравится работать.
Заключение
Все эти инструменты полезны, но не забывайте, что самый важный – это правильная методика отладки. Инструменты могут помочь вам найти и зафиксировать баг, но именно методика отладки позволяет разработать и применить решение.
Читайте также: