Udacity调试课笔记之调试者的工作方式

 

Udacity调试课之调试者的工作方式

 Udacity的课程确实嗖嗖嗖地就蒙过去了。所以，不总结下不行了。

调试课第一单元How debuggers work

        总的来说，本单元就是在讲科学方法（Scientific Method），以及如何在调试过程中使用科学方法。而编程练习则是构建一个交互式调试器。

课程内容：

1、调试的基础知识。（应该是基本概念）

2、科学方法

3、清晰调试

4、用Python构建Python的交互式调试器

 3和4是我自己凑上去的，这样更加清楚、明确。

一、调试的基础知识

  回顾自己的调试经历，是否在调试时有种调到海枯石烂、天荒地老，山无棱、天地合，乃敢调出来的感觉，是不是想着和bug同归于尽了？

来看一份魔鬼调试指南说明书，看看你满足其中几条。

魔鬼调试指南：

        1、处处print。想看谁就看谁，想哪儿看就哪儿看。

        2、猜测式巧合编程。哥是无敌幸运星，bug一向随意改改就搞定，呃，偶尔改到面目全非也没搞定。

        3、从不备份。什么？难道你没听说过破釜沉舟、刻舟求剑、背水一战？给自己退路的人，怎么能勇往直前！

        4、理解程序很烦。为什么要理解程序的目的意图？看注释、代码很晕的好不好。

        5、神来之笔。兵来将挡，水来土掩。大不了，哥用一堆if，也要跟你卯上了！脚痛医脚，头痛砍头，这么浅显的道理，难道你不懂吗？

       第5条的神来之笔何意？举例说明。假设，你写了个程序或者就是一个函数，比如是求平方根的函数……当你输入4的时候，你知道的，返回值肯定是2。就假设，你的函数有问题，于是返回了1.2 或是直接整个程序就挂掉了。试了半天，没解决这个问题，于是，你一怒之下，在函数开头来了句神来之笔：

if x == 4 then return 2;

        上面这个例子过于极端，只是我也想不出来靠谱的例子。神来之笔的实际含义就是针对症状而不是问题来进行修复，只要症状解决、不再出现（出错），也就不再管bug是否还在。所谓的治标不治本。希望大家能理解。

看完魔鬼调试指南，让我们速速回到人间，太上老君急急如律令！看看人间调试指南是什么样的。

人间调试指南：

1、解决问题。解决bug，而不只是bug引起的症状。针对魔鬼法则5

2、理解程序。理解程序的意图，分析输入和期望输出。针对魔鬼法则4

3、版本控制、备份。针对魔鬼法则3

4、使用系统的调试方法。针对魔鬼法则1和2

       坚持使用人间调试指南，就是你变得职业的必经之路。西天取经要上路，一走就是十万里。不强迫自己养成这个习惯，如何称得上专业人士？

       就像《中国电影人物访谈》（是叫这个吧）之王晶篇里，王晶从编剧的角度来说，什么叫专业。专业就是，在你刚刚失恋之后，让你写一个爱情喜剧，男女主角幸福生活在一起的剧本。你也要高质量、不受情绪影响地写出来，这就叫专业。所以他说，靠直觉、灵感的都不叫专业。虽然他现在拍的喜剧电影也是越来越不专业了。

       要去取经，万里长征第一步，让我想到广告。在我们磨刀霍霍向bug时，我们要先做到以下几点：

1、理解问题。理解程序出了什么问题。

2、理解程序目的。程序原本是打算做什么，结果应该是什么。

3、预测下如何解决问题，而不是症状。也就是提出个解决问题的可能方案。

       第3点将是下一部分，科学方法的前提。

       最后来点概念了。一堆英语名词解释，让我们尽情地晕吧。无所谓。

       失败(failure)——用户在程序外看到的错误。

       错误(error)——偏离了正确，不再正确的都是错误。晕。

       缺陷(defect)——代码中的error，将有效的状态变成错误的状态，进而可能引起程序的失败(failure)。

       Fault——也就是缺陷(defect)，不过它还用于描述数据data的问题。

       Bug——缺陷的最著名的说法，等价。指bug本不属于代码的一部分，自己爬进来的。但Zeller认为bug就是程序员写出来的，所以他更偏好defect这个词。

       Infection(不清楚有没有对应的术语）——程序状态中的错误，由带缺陷的语句引入。

       上面几个名词间还有一些比较绕的关系，什么不是每个什么都是什么什么的。

       再提一个后续单元经常用到的概念。

Cause effect chain，我只能想到翻译成因果链。因果链其实就是 

       defect (代码中的缺陷) --  infection (运行时的缺陷) -- progate(扩散) -- failure (失败)。

而调试的目的就是，

    发现因果链，并打破它（从源头解决）。

       下一部分就是科学方法。

二、科学方法

       科学方法其实一个流程图就列完了。如图（呃，真是偷懒了，直接从视频中截了图片过来，以后争取制下图）：

         

        用段流程化的文字来描述就是：

        1、根据程序的代码、运行情况、失败情况、观察结果等等因素，提出一个假说（hypothesis），也就是上一部分，准备工作中的第3条，可能的bug解决方案。转步骤2.

        2、预测结果，记录，并进行实验，再记录观察结果，比对。转步骤3。

        3、如果比对结果一致，表示实验结果支持提出的假说，可以对假说进行改进，再转步骤2（图片中是转步骤1）；否则表示假说不符，不正确，拒绝掉，转步骤1，提出新假说。

       直到假说不能再改进，且所有实验（所有测试）结果都符合，则转入步骤4.

       4、假说能解释并预测实验（测试）结果，所以变成一个学说，调试里就是诊断结果（诊断报告）。OVER。

       这个过程很简单，看过一遍后，多数人都能理解并记住。难点就在于应用上。视频里，Zeller教授说，对于经验丰富的程序员来说，如果能在5分钟内解决问题，确实可以不用这么系统或者叫死板地使用科学方法。

       Zeller教授假设看视频的人是编程高手，而我不能这么假设，所以我的观点有所不同。对于新手、生手来说，需要强制地使用这么一个方法、过程（一万小时理论），不断地练习，这样才会有进步，才会真正地向高手转变。唯一或者说少数的例外，只在于当看到程序出错，甚至运行程序的那一刹那，就能想到bug所在，这种情况下自然是直接修改代码即可。但只要想法不正确，或10秒内没想到问题所在，1分钟内无法解决bug，就要强制地使用科学方法。当成长为专家、高手之后，科学方法已经成为习惯，自然能掌握好使用它的时机。

三、清晰调试

清晰调试(Explicit Debugging，自译不标准)的内容主要有两点，一是记录，二是描述。

        所谓记录，即及时记录重要调试信息。如程序输入，预期结果，实际结果。尤其在使用科学方法时，提出的假说、假想的解决方案同样重要。也许习惯了记在脑中，可工作中干扰过多，记忆的时长也有限，一旦遗忘，大侠又要重新来过。只要下班之前，将信息记录在案，第二天上班时，就可以以清醒的大脑再战江湖，何乐而不为？

        而描述、阐述从表面上看，是向某人（甚至某只泰迪熊、玩具鸭）描述自己遇到的问题，实际上也是在整理思路、理清脉络，使之更加结构化，于是可能在描述bug时，突然霍然开朗，手舞足蹈地离开，留下满头雾水的同伴（所以才要换作一只泰迪熊、玩具鸭）。

       第一单元教学部分笔记至此结束。后面还有练习部分，主要是Python构建Python的交互式调试器，利用到几个重要的函数。自己重心暂时在理论学习上，所以实践部分没有总结。顺便可惜一下就是，Python交互式调试器的实现因为Python有个很好的API而轻而易举，但C语言、Pascal语言的调试器就需要额外的知识了。更不用说，面对的主要语言是一门自制语言，根本没有调试器。我能自己为之编写出调试器，自然是大功一件……

    我去，CSDN博客增加缩进难道这么麻烦？这是博客……不是代码文件。