◆ C++程序的开发过程 ◆ 编译器和编译过程 ◆ C++程序的调试方法
C++程序由数据（常量、变量，包括对象）和函数组成。本书将分别对各个组成部分进行介绍。但是，如何将各个部分组织成一个完整的程序，才是本书的重点。本章从一个简单的程序开始，讲述一个完整程序的组成以及C++程序的开发过程。
◆ C++程序的组成部分 ◆ C++程序的开发环境 ◆ 开发多文件程序的过程
2.1 一般开发过程
C和C++程序的开发一般要经历4个过程：编辑、编译、链接、运行。
编辑：将程序的设计思想转换成代码。 编译：将代码转换成机器码。
链接：将程序编译后的各部分机器码和C++库函数等链接成一个可执行程序。 运行：在计算机上执行上述可执行程序。
如果源代码中没有任何错误，那么开发可以一次完成。在实际开发中，任何程序多多少少总会存在一些问题。这些问题包括语法、逻辑方面的错误，也包括效率方面的损失。如果是语法方面的错误，则在程序编译过程中就会出错，编译器会给出错误提示。开发者可以根据这个错误提示修改源代码，然后重新编译。
链接的过程中也可能出错，其原因可能是程序中引用的某个函数或者某个变量不存在，或者程序中使用的静态链接库或动态链接库不存在。关于链接错误的讨论超出了本书的范畴，因此在这里不做更多的说明。
如果是逻辑方面的错误（比如程序的输出不是预期的结果），或者运行效率很低，则没有明显的错误提示。开发者要么根据自己的经验去纠正错误，要么利用调试器对程序进行调试，找到原因所在。因此，在大多数情况下，开发程序还包括一个调试的过程。
所谓调试，就是在程序运行过程中，监视相关源代码的执行情况。一般来讲，程序在编译之后会变成机器码，而机器码对于人来讲是非常难以阅读的。根据机器码找到运行过程中的错误非常困难，所以应当利用一个调试器，在程序运行过程中，监视可读性好的源代码的执行情况。
一旦错误被发现，就必须修正。这包括重新编辑源代码、重新编译、重新链接、重新运行程序
8
第 章 C++程序的组成及开发过程
以及重新调试。很多时候，这个过程会反复多次，直到最终程序运行无误，如图2.1所示。
图2.1 C++程序的一般开发过程
2.2 从简单程序开始
学习编程最好从简单的程序开始，虽然简单程序不能包含所有的开发技巧，但仍然可以从中学习到程序的基本组成和一般开发过程。这其中包括书写源代码、编译和链接。完成链接后，一个可执行程序就生成了，用户就可以在操作系统中运行它了（双击文件，或者在命令行窗口中输入命令）。下面就以一个简单的程序为例，来讲解开发程序的各个步骤。
2.2.1 书写源代码
C++程序是用类似自然语言的方式写成的文本，这个文本就是所谓的源代码。显然，要书写C++程序必须要有一个文本编辑器。读者可以根据自己的喜好选择编辑器，如Windows的记事本、DOS的Edit命令、EMACS和Vim等。当然如果读者已经熟悉了某种集成开发环境，如微软的Visual Studio系列，或者开源的Dev-C++，那就更加方便了。
9
C++
无论用什么编辑器书写源代码，最终保存的文件必须是简单的纯文本文件。而且文本中除了符合C++语法的部分外，不能有任何其他的成分，否则会导致编译错误，以致不能生成可执行文件。
源代码文件简称为源文件，其扩展名一般是.cpp。但是C++标准并没有对扩展名做出规定，不同的编译器可能会有不同的要求，甚至任何扩展名的文件都可以当做C++源文件。本书中如没有特别说明，则源文件的扩展名都是.cpp。
编写求两个整数和的程序，如示例代码2.1所示。
示例代码2.1
#include using namespace std; // 使用名称空间std /* add：求两个数之和的函数 输入：两个整数 返回：上述两个整数的和 */ int add( int x, int y ){ // 求两个整数之和的函数 int z = x + y; // 计算参数x与y的和，并保存到变量z中 return z; // 返回z的值 } int main(int argc, char *argv[]) // 主函数 { int a = add( 1, 2 ); // 调用求和函数求（1+2），并将结果保存到变量a中 cout<<\"1 + 2 = \"< 2.2.2 编译成目标文件 源代码书写完成，不代表一个程序开发结束，还需要对源代码进行编译和链接。编译的目的是将源代码转换成计算机可以辨认的二进制指令和数据，并保存到一个二进制文件中，即目标文件。目标文件通常以.obj作为扩展名。编译成的目标文件仍然不是可执行程序，还需要链接器的处理。 2.2.3 链接成可执行程序 链接的作用是将目标文件与一个或多个库处理成一个可执行程序。库是可链接文件的集合，一般编译器都会提供一些库，包括C++标准库，还有一些库可以购买得到，程序员也可以自己开发。综上所述，创建一个可执行程序的步骤如下： 书写源代码，保存到源代码文件中，扩展名是.cpp。 将源代码文件编译成目标文件，扩展名是.obj。 将目标文件和各种必需的库链接成可执行程序。 10 第 章 C++程序的组成及开发过程 2.2.4 运行程序 链接完成后，可执行文件就生成了，如何运行就是操作系统的事情了。但此时程序员的任务并没有结束，还需要检验程序是否运行正常，并且符合设计的要求。通常来讲，很少有程序能够一次运行成功，总会有一些意想不到的错误出现。此时就需要程序员返回去检查源代码，重新编译、链接、试运行，而这个过程也经常会反复多次才能结束。 编译示例代码2.1，然后进行链接，完成后生成可执行程序。在操作系统中用命令行或者其他方法运行这个可执行程序，其运行结果如图2.2所示。 图2.2 程序的运行结果 2.3 C++程序的组成 上一节中讲的是一个非常简单的程序，但其中已经包含了完整程序的各个组成部分，下面将一一进行简单介绍。 1. 预处理指令 程序前两行行首的字符“#”是一个预处理标志。程序在编译之前，先运行预处理器。预处理器遍历整个源代码，找到由“#”开始的行，并执行其后的预处理指令。include是一条预处理指令，其含义是将后面的文件复制到当前源代码文件中。include指令后面的文件，在C和C++中习惯上称为头文件。文件名周围的尖括号“<>”表明这个文件是一个工程或标准头文件。预处理器首先从预定义的目录中开始查找，预定义的目录可通过环境变量和预处理器的命令行选项指定。如果文件名被双引号（\"\"）包围，则从当前目录开始查找。 C++标准的头文件不带有扩展名。当然，C++同C一样，仍然可以指定头文件的扩展名为.h。有些编译器也允许使用别的扩展名。 2. 注释 在两个include指令之后，都有一行由双斜杠“//”引领的文本，这行文本称为“注释”。注释的内容不参与编译，因此可以用任何语言书写。注释从双斜杠开始，到本行结束。还有一种注释是由两组字符“/*”和“*/”包围的文本，这种注释同C语言中的注释一样，可以跨越多行。 3. 使用名称空间 程序的第4行（其上面为一空行）表明在当前文件中使用名称空间std。所谓名称空间就是名称的搜索范围，如第17行的cout，在示例代码中没有定义，编译器会到std名称空间中继续搜索。 4. 一般函数 在示例代码中，定义了add函数。程序中的函数同数学中的函数含义差不多，输入一些参数，函数就会返回一个值。不过在程序中，函数更加灵活，既可以不接受任何参数，也可以不返回任何 11 C++ 值。而且在程序中定义函数的主要目的是实现某个功能，而不仅仅是返回一个值，这将在以后的章节中讨论。 add函数由4部分组成：返回类型（最左面的int）、函数名（add）、参数列表（int x, int y）和函数体。返回类型指的是函数返回值的类型。函数名和参数列表唯一标识了程序中的一个函数。函数体由一对花括号“{”和“}”包围起来，其中是实现函数功能的语句，即首先计算两个参数的和，然后返回这个和。return是函数返回指令，其后跟的值就是函数的返回值。 5. 语句 在C++程序中，最基本的组成单元是语句。一个语句由一个分号结束。在代码中，每个由分号结束的句子都是一条语句。如程序中的using语句，变量定义和初始化语句，函数返回语句，函数调用、定义变量并用函数调用的结果初始化变量的语句等。 6. 变量 示例程序中的“z”是一个变量。所谓变量就是由一个名称标识的一段内存，这段内存用来保存数据，并且数据的值是可变的。不同的变量，其内存大小也不一样，从一个字节到多个字节不等，取决于变量的类型。示例中，“z”的类型是int，即整型，代表类似-1，0，123这样的整数。 7. 主函数 每个程序只有一个主函数，即main函数。main函数是整个程序的入口函数，所有的C和C++程序都是从main函数开始运行的。同一般函数一样，main函数也由4部分组成：返回类型、函数名、参数列表和函数体。标准C++中对前3部分都有明确的规定，正如示例程序中第14行一样。值得注意的是，有的编译器要求main函数返回void型，这个已经不符合C++标准了。 8. 调用函数 在主函数的程序代码中，调用了前面定义的函数add，求1+2，并将结果保存到变量a中。调用函数时只要在函数名后面加上参数即可。参数用小括号“(”和“)”包围起来，紧接在函数名之后即可。“int a =”的作用是声明一个变量（保存数据的实体），并将函数调用的返回值赋给这个变量。int是变量的类型，这里应同函数的返回类型保持一致。 9. 使用cout对象 在示例代码中，使用cout对象输出了一条信息到命令行窗口中。所谓对象，简而言之，就是自定义数据类型的变量。而cout对象是C++标准库中提供的一个对象，用于输出数据。与之相对应，还有一个用于输入的对象cin。这些都将在后面的章节中详细介绍。为了使用这两个对象，必须包含头文件iostream。 紧接在cout对象后面的是输出重定向运算符“<<”，其后的所有内容都将输出到命令行窗口中，如“1 + 2 = ”。cout对象可以连续使用多个“<<”运算符，从而一次性输出多组数据，如后面的变量a和最后的endl，endl表示换行，即在输出变量a后另起一行。 10. 使用宏 在示例代码中，主函数的返回值“EXIT_SUCCESS”实际上是个宏。这个宏是在头文件cstdlib中定义的： #define EXIT_SUCCESS 0 12 第 章 C++程序的组成及开发过程 这是一个预处理指令，其含义是：在书写源代码时，可以用“EXIT_SUCCESS”代替“0”。当 预处理器处理源文件时，会将文件中的所有“EXIT_SUCCESS”都替换成“0”。这样当开始编译时，第19行的实际代码是“return 0;”。 2.4 注释 注释是这样一种文本，其本身不参与编译，而只是帮助别人理解程序。如果程序比较简单，那么理解起来就很简单。如果程序比较复杂，别人在看程序时就会觉得难以理解。即便是程序员自己，在过了一段时间后，也有可能忘记当初为什么要写这些。 2.4.1 注释的类型 C++的注释有两种类型：双斜杠型（从“//”开始的一行）和斜杠星型（包含在“/*”和“*/”之间）。双斜杠型注释是C++引入的新的注释类型。这种注释从“//”开始，直到本行结束，双斜杠型注释不能跨行。斜杠星型注释则从“/*”开始，直到“*/”结束，可以跨越多行，这种注释是从C语言继承来的。 一般来讲，程序中使用双斜杠型注释就足够了。只有当注释的内容比较多时（10行以上），才有必要使用斜杠星型的注释。 斜杠星型的注释不能嵌套，例如下述的注释： /*这种注释不能嵌套， /*注释在这里结束 */ */ 注释在第3行就会结束。因为由“/*”开始的注释，在遇到的第一个“*/”处结束。第4行的“*/”由于没有对应的“/*”，所以会被当做错误的语法，将导致编译错误。 2.4.2 使用注释的注意事项 用户在程序中使用注释的时候，需要注意下面的内容。 简单的代码不必注释：如果代码足够简单，那么代码就可以说明问题，不必再加上多余的 注释。 注释要说明设计的原因，而不是描述代码：阅读代码的人更加关心的是程序为什么要这么 设计，而不是代码的功能。 修改代码时，记得修改注释：很多人在修改代码时，往往会忘记修改注释，这样注释就成 了过时的，甚至是错误的注释，当别人阅读这样的代码时，很容易被误导。 2.5 标准IO对象 C++标准库提供了两个对象，分别用于数据的输入（Input）和输出（Output）。输出对象cout 13 C++ 在前面已经介绍过了，现在来看一下输入对象cin。同cout一样，要使用cin对象，必须先包含头文件iostream： #include 使用cin对象的语法如下： cin>>var; 其含义是从键盘输入一个数据，并保存到变量var中。 C++的标准IO对象cin和cout同C语言的scanf函数和printf函数功能类似，但其功能更加强大。在使用C++中的IO对象时不需要指定数据的类型，而使用C语言的IO函数必须指定。 下面给出一个程序提示用户输入整数，并将其保存到一个变量中，然后再输出，如示例代码2.2所示。 示例代码2.2 #include using namespace std; // 使用名称空间std int main(int argc, char *argv[]) // 主函数 { int var = 0; // 保存输入数据的变量 cout<<\"请输入一个整数：\"; // 提示用户输入 cin>>var; // 将用户输入的数据保存到变量var中 cout<<\"刚才输入的数是：\"< 编译并链接上述源代码，运行生成的可执行程序，其结果如图2.3所示。 图2.3 输入和输出数据结果 在上述源代码中，保存输入数据的变量是int型的，即整型的。如果用户输入的数据不是整型的，而是别的类型的，如abc，则不会改变变量的值。 2.6 使用名称空间 名称空间（namespace）是包含各种名称（变量、函数、类等的标识符）的域。使用名称空间 14 第 章 C++程序的组成及开发过程 的主要目的是避免名称冲突。随着应用程序规模越来越大，各种变量、函数、类等的标识符也越来越多，添加一个新的标识符很容易与已经存在的标识符冲突。如果使用名称空间，则某个标识符就被限制在特定的名称空间中，从而减少了发生冲突的可能性。 如果要使用名称空间中的变量、函数、类等，需要指明其所在的名称空间。指明名称空间的方法有两种：一种是在标识符前面加上名称空间名和域运算符“::”，例如std::cin（std是标准C++名称空间）；另外一种是在使用标识符之前，使用using namespace加上名称空间名，这样以后用该名称空间中的标识符时就不用再指明了。 标准C++有一个std名称空间，所有C++标准库中的标识符都在这个名称空间中。例如标准IO对象cin和cout就定义在这个名称空间中： namespace std{ …… ostream cin; ostream cout; …… } 前面介绍的简单程序中就使用了标准名称空间std： using namespace std; 如果不加入上述语句，在使用cout对象时，必须这样书写： std::cout<<…… 其中“std::”的含义是在名称空间std中查找名称cout。如果程序比较短小，像这样使用cout对象也没有什么不可以的。但是一旦程序比较长，而且多次用到cout对象，如果每次都要在前面加上“std::”，显然比较烦琐。 2.7 编译器和编译过程 C++编译器是一种系统软件，用来将源代码转换成机器码。现在比较著名的编译器有Microsoft的CL、Borland的BCC、Intel的ICC，以及开源的、跨平台的GCC。虽然C++标准是唯一的，但各个编译器的实现未必一致。尽管如此，各种编译器的组成以及编译过程还是基本一致的。 因为不同种类计算机的硬件平台未必相同，所以一种编译器一般是针对一种或者几种平台设计的。为某种平台编译的程序，一般不能在另外一种平台上运行，例如针对32位计算机编译的程序，一般不能在64位计算机上运行。 一般来讲，C++编译器由预处理器、词法分析器、语法分析器、语义分析器、代码优化器以及机器码生成器组成，其组成结构如图2.4所示。 15 C++ 图2.4 编译器的组成结构 预处理器的作用是根据源代码中的预处理指令，对程序文本进行处理。词法分析器、语法分析器和语义分析器合称编译器前端。其中词法分析器的作用是从左至右逐个字符地对源程序进行扫描，用其中由字符组成的单词产生一个个的单词符号，把作为字符串的源程序改造成为单词符号串的中间程序。例如对于“aVar = bVar + cVar；”语句，词法分析的目标就是要找出aVar，bVar，cVar，以及“=”和“+”这些符号，并结合符号表对其进行管理，上面语句进行词法分析之后的符号表如图2.5所示。 图2.5 词法分析之后的符号表 语法分析器以上述中间程序作为输入，分析其中的单词符号串是否符合语法规则。语法分析器首先判断各种单词符号所属的类型，如表达式、赋值、循环等。然后判断这些符号是否符合语法规则，再按照语法规则将每条语句构造成语法树或其他结构。上面例句的语法树如图2.6所示。 图2.6 语法树 语义分析器根据语义规则对语法树中的语法单元进行静态语义检查，如类型检查和转换等，其目的在于保证语法正确的结构在语义上也是合法的。例如，对于上图的语法树，右侧的子树表现出 16 第 章 C++程序的组成及开发过程 来的语法结构是两个操作数相加，语义分析器的任务就是判断这两个操作数能否相加，需不需要进行类型转换等。 语法分析和语义分析通常是交互进行的。每完成一步语法分析，就进行语义分析。如果需要进行类型转换等操作，就在上述语法树中插入一些操作，构造新的语法树，然后再进行语义分析。在这个过程中，如果有不符合语法、语义的代码，编译器就会报错。 代码优化器和机器码生成器合称编译器后端。优化是编译器的一个重要组成部分。由于编译器将源程序翻译成中间代码的工作是机械的、按固定模式进行的，因此，生成的中间代码往往在时间和空间上有很大浪费。当需要生成高效目标代码时，就必须进行优化。目标代码的优化主要包括以下三个方面： 生成较短的目标代码。 充分利用计算机中的寄存器，减少目标代码访问存储单元的次数。 充分利用计算机指令系统的特点，以提高目标代码的质量。 目标代码生成器把语法分析后或优化后的中间代码变换成目标代码。目标代码有以下三种形式： 可以立即执行的机器语言代码。 待装配的机器语言模块，由链接程序将其和其他模块链接起来，转换成能执行的机器语言 代码。 汇编语言代码，必须经过汇编程序汇编后，才能成为可执行的机器语言代码。 2.8 选择集成开发环境 在程序开发过程的各个阶段中要用不同的工具，例如编写源代码时要用文本编辑器、编译时要用编译器、链接时要用链接器。早期的程序员在开发时经常在上述几种工具之间来回切换，非常烦琐，现在开发程序则不必这么麻烦，利用集成开发环境即可完成所有工作，极大地提高了编程的效率。 集成开发环境（Integrated Developing Environment，简称IDE）是一种应用程序。该类程序提供图形化的用户界面工具，并在其中集成文本编辑器、编译器、链接器以及调试器，方便开发者查找程序中的错误。通过集成开发环境，开发者可以进行代码编写、软件分析、编译链接以及调试等工作，不必在各种工具之间进行切换，使用起来非常方便。在C++程序开发中，有很多IDE可以使用，例如微软的Visual Studio系列、Borland的C++ Builder以及开源的Dev-C++等。 2.9 Dev-C++简介 Dev-C++是免费的开源集成开发环境。在本书成稿时，Dev-C++的最新版本是4.9.9.2，本书将以该版本为例讲解Dev-C++的安装和使用。相比其他IDE软件，Dev-C++的一个突出优点就是免费，这对于初学编程的人来讲非常实用。另外，Dev-C++使用GCC编译器，比较符合C++标准，有利于初学者掌握正确的概念。 17 C++ Dev-C++包括多页面窗口、工程编辑器以及调试器等，提供高亮度语法显示，方便开发者书写和阅读程序。Dev-C++有完善的调试功能，方便查找程序中的错误。利用Dev-C++来学习C或者C++是个不错的选择。 2.9.1 安装 下面将详细讲解Dev-C++的安装过程。 双击Dev-C++的安装程序，选择安装语言，如图2.7所示。 选择要安装的组件，如图2.8所示。如果选择了“Associate C and C++ files to Dev-C++”组件，可以将Dev-C++与C/C++程序源文件关联起来，包括*.h，*.c和*.cpp文件。安装完成后，通过双击上述类型文件的图标，就可以打开Dev-C++编辑文件。 图2.7 选择安装语言 图2.8 选择要安装的组件 这里省略了一些安装步骤，只显示关键部分。另外，Dev-C++的各个版本在安装时具体过程也可能略有不同，以实际过程为准。 在安装向导对话框中选择程序的安装路径，然后单击“下一步”按钮，开始安装，如图2.9所示。 安装完成后，在“环境选项”对话框中可以设置工作环境，如选择界面的语言，如图2.10所示。 图2.9 选择安装路径 图2.10 选择界面语言 18 第 章 C++程序的组成及开发过程 2.9.2 建立工程 在大多数集成开发环境里开发程序的第一步就是要建立工程，Dev-C++也是如此。所谓工程就是所有软件相关文件的集合。一个工程还可以保存开发者的一些设置，如编译选项、调试信息等。下面详细讲解建立工程的步骤。 一个工程可以用来维护多个源文件之间的关系，并可以编译成一个可执行程序或其他类型的软件，如动态链接库等。 创建工程。选择“文件”→“新建”→“工程”命令，创建新的工程，如图2.11所示。 选择工程类型。在“新工程”对话框中，选择工程类型，如图2.12所示。 图2.11 建立工程 图2.12 选择工程类型 单击对话框中的“确定”按钮，在弹出的对话框中选择工程的保存路径，如图2.13所示。 工程建立之后，Dev-C++会自动为工程加入源文件main.cpp，并且该源文件中已经写好主函数，不过该文件还没有保存。开发者单击工具栏中的“保存”按钮，或开始编译，Dev-C++会弹出一个保存对话框，如图2.14所示。 图2.13 选择保存工程的位置 图2.14 保存文件 2.9.3 编译和运行 在工程中加入文件之后就可以开始编程了。如果要进行多文件编程，可以继续向工程中添加文件，可以通过单击新建源代码窗口工具栏中的按钮实现，如图2.15所示。 19 C++ 加入的新文件也需要保存，其过程同保存工程默认的文件一样。添加新文件并书写代码之后，就可以开始编译了。其过程很简单，只需选择相应的菜单命令或者单击工具栏中的按钮即可，如图2.16所示。 图2.15 加入新文件 图2.16 编译、运行以及调试按钮 工具栏中的“编译并运行”按钮将“编译”和“运行”两个动作合为一体了，开发者也可以通过直接按快捷键“F9”来激活这个动作。如图2.16所示例程的运行结果如图2.17所示。 图2.17 运行结果 2.10 程序的调试 如果代码能够通过编译和链接，并且生成了可执行程序，那么它就可以在计算机上运行了。但是程序的运行并不一定是一帆风顺的，很有可能存在逻辑错误或者效率方面的问题。此时就应当通过调试来查找导致错误的原因。 调试的英文为Debug。Bug是虫子、害虫的意思，这里是指计算机程序中的错误。Debug是消灭害虫的意思，而在计算机中就是消灭错误的意思。当然，消灭错误首先要找到错误的原因，然后才能进行修正。如果修正后还有错误，则继续调试。 2.10.1 调试的基本过程 在程序的使用过程中，一旦有错误报告，开发人员就要对程序进行调试，并最终消灭错误。一个完整的调试过程一般要经历4个步骤。 错误（Bug）重现。 查找原因。 修正错误。 验证。 如果最后一步验证不成功，则从第二步重新开始，直至最后消灭错误。调试过程如图2.18所示。 20 第 章 C++程序的组成及开发过程 图2.18 调试过程 错误重现，指的是根据用户或者测试人员的描述，设定条件，重复导致错误的步骤，使得错误出现在被调试的系统中，以方便开发人员进行调试。查找原因，即综合利用各种调试工具，使用各种调试手段，寻找导致错误的根源。通常测试人员报告的是软件错误所表现出的外在症状，如界面或执行结果中所表现出的异常，或者与软件需求和功能规约不符的地方。而这些外在症状总是由一个或多个内在因素所导致的，要么是由于代码的缺陷造成的，要么是某些设置造成的。 查找原因是调试过程中最关键的步骤，也是最耗时的步骤。因此，平常所说的调试，如不加以说明，一般指的就是查找原因的过程。 修正错误，即针对上述步骤查找到的错误原因，修改代码或者设置。代码修改之后，对于编译型语言或者混合型语言，还要对代码进行编译，并进行必要的配置。验证，即按照用户或者测试人员的描述，重复导致错误的步骤，检验一下修正之后错误是否还在。如果通过验证，则开发人员应当报告问题已解决，并说明解决方案。如果没有通过验证，则应当继续查找原因，修正错误，并进行验证。这个过程有时要重复进行，直至问题解决。 2.10.2 调试手段 这里所说的调试手段指的是查找原因的各种方法，包括设置断点、运行到断点、单步执行、查看变量等。通过IDE工具中的调试器可以在程序运行过程中，在源代码中要考察的位置设置断点，并通过调试命令直接运行到该处，然后通过单步执行和查看变量的方式监视每条语句的执行情况。 下面将通过Dev-C++这个IDE软件讲解上述各种调试方法。在Dev-C++的菜单栏中有一个“调试”菜单，其中集成了各种调试命令，如图2.19所示。同时，也可以利用窗口下面的调试工具栏进行操作。 图2.19 Dev-C++的“调试”菜单 21 C++ 各种调试命令的功能如表2.1所示。 表2.1 各种调试命令的功能 调试命令 调试 停止执行 参数 切换断点 下一步 单步进入 跳过 运行到光标 添加查看 查看变量 查看CPU窗口 快捷方式 F8 Ctrl+Alt+F2 Ctrl+F5 F7 Shift+F7 Ctrl+F7 Shift+F4 F4 Ctrl+W 功能 以调试方式启动程序，运行到第一个断点处或需要用户输入的地方 停止调试 传递给程序主函数的参数 在当前光标所在行设置或取消断点 仅执行下一条语句 进入当前函数，并停止在函数的第一条语句之前 跳出当前函数，并执行后面的语句，直至下一个断点或程序结束 运行程序，直至当前光标所在位置的语句 查看表达式的值，该表达式不一定是程序中的代码 查看当前所选变量的值 查看CPU中各个寄存器的值以及当前程序的汇编代码 在程序以调试模式开始运行之前，首先应当设置断点。断点的功能是停止继续执行其所在处的语句以及后面的语句，但并不是结束程序，而是等待调试者的进一步操作。调试者可以通过“下一步”命令逐条运行语句，或者查看程序的当前状态。 在开始调试之前，在哪里设置断点是调试人员首先应当考虑的问题。通常，根据用户或测试人员对错误的描述，可以估计出大概的出错地方，调试的断点就应当设置在相应的地方。 当程序暂停执行之后，就可以通过“添加查看”、“查看变量”等命令检查程序的当前状态。如果检查的结果与期望的值不同，那么在此之前运行过的语句很可能就是导致错误的原因。通过进一步分析，或者设置新的断点重新调试，不断尝试，最终可以找到原因所在。 2.10.3 调试实例 下面的程序是一个有问题的程序。其原本的目的是求两个数之和，并输出结果值。但从实际运行的情况来看，其结果值存在误差。本节就以此程序为例，讲解程序的调试过程。 #include int Add(int a, int b) // 求和函数 { return a - b; } int main(int argc, char *argv[]) // 主函数 22 { int x = Add( 1, 2 ); cout<< x < 图2.20 设置断点 断点设置好之后，就应当以调试的方式运行程序。程序从主函数开始执行，直至运行到第一个断点处停止执行，如图2.21所示。 23 C++ 图2.21 执行到断点处 断点由红色变成蓝色，表示程序暂停在该断点处。该处的语句是调用函数Add，通过“单步进入”命令进入到该函数内部，以监视函数Add的运行情况，如图2.22所示。 图2.22 单步进入函数 此时如果使用“下一步”命令，则会执行第13行语句，而不是进入函数内部。 程序进入到函数Add内部之后，暂停在函数的第一条语句处。此时可以通过“添加查看”命令来查看程序的运行状态，如图2.23所示。 图2.23 查看参数的值 有经验的调试人员可以很容易地察觉程序的错误，即本来应当是“return a + b;”的语句错写成了“return a – b;”。因此，只要将其中的减号改成加号即可。不过，从调试的角度来看，还可以通过查看表达式来找到错误的原因。在第7行，函数Add返回表达式“a 24 第 章 C++程序的组成及开发过程 - b”。为了查看该表达式的结果，可以通过“添加查看”命令，来查看该表达式的值，如图2.24所示。 图2.24 查看表达式的值 通过执行几次“下一步”命令，一直运行到第14行。此时可以查看变量x的值。在查看值的窗口中，可以通过右键快捷菜单选择“修改数据”命令，手工修改变量的值，如图2.25所示。 图2.25 修改变量的值 将上述x变量的值修改为3，然后通过“跳过”命令运行完当前的主函数，其输出结果如图2.26所示。 25 C++ 图2.26 输出结果 至此，调试结束。开发人员应当根据上述查看结果，修改程序，并重新运行程序进行验证。 2.11 综合实例 通常在一个实际的工程中都会有多个源文件，本节就来练习建立一个多文件的程序。本实例建立一个具有两个源文件的程序，并在主程序中调用另外一个源文件中的函数，该函数计算两个参数之和，并返回结果值。建立C++工程如图2.27所示。 图2.27 多文件工程 程序如示例代码2.3所示。 示例代码2.3 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////// // main.cpp #include using namespace std; // 使用名称空间 int add(int x, int y); // 函数声明 int main(int argc, char *argv[]) // 主函数 { cout<<\"——多文件程序——\"< ////////////////////////////////////////////////////////////////////////// // Method.cpp /* add：求两个数之和的函数 输入：两个整数 返回：上述两个整数的和 */ int add(int x, int y) // 求两个整数之和的函数 { int z = x + y; // 计算参数x与y的和，并保存到变量z中 return z; // 返回z的值 26 } 第 章 C++程序的组成及开发过程读者可建立一个控制台工程以及相应的源文件，并将上述代码复制到文件中，然后编译并运行，结果如图2.28所示。 图2.28 多文件程序的运行结果 2.12 小结 本章主要介绍了C++程序的必要组成部分，以及开发一个程序的主要步骤，并简单介绍了一下开发C++程序的集成开发环境。另外，本章最后按照实际的开发过程，列举了一个具有多个源文件的程序实例。在后面的章节中，还将进一步详细介绍C++程序的各个组成部分。 ◆ ◆ ◆ 27 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容