Песни о Паскале

Глава 21 Отладка

Предыдущую главу мы покинули, понурив голову, так и не совладав с программой P_20_1. Почему не заменяются символы в строке? – этот вопрос остался без ответа. Эх, знать бы, что творится внутри программы! Сейчас она для нас – загадочный «черный ящик», и мы видим лишь то, что входит и выходит из него. К счастью, в IDE есть средство для доступа внутрь этого «ящика», и мы воспользуемся им. Это средство называется отладчиком. Так же, как редактор текста и компилятор, отладчик встроен в интегрированную среду разработки.

Отладчик – это набор инструментов для исследования «потрохов» программы. Посредством отладчика можно следить за выполнением отдельных операторов, делая остановки в нужных местах или на каждой строке программы. Застопорив программу, вы сможете выяснить значения тех или иных переменных и даже изменить их. Одним словом, отладчик – это чудо-оружие!

Инструменты отладчика доступны через два пункта меню: Run – запуск и Debug – удаление багов (жучков). Программные ошибки прозвали багами – «жучками».

В пункте Run собраны команды для управления ходом выполнения программы (рис. 45).

Примечание. В данной главе показаны окна отладчика для Borland Pascal, в IDE Free Pascal они выглядят чуть иначе.

В табл. 1 даны пояснения к пунктам этого меню.

Табл. 1 – Описание пунктов меню Run

Обратите внимание: за один шаг отладки выполняется либо одна строка программы, либо один оператор, если он занимает несколько строк. Стало быть, операторы, помещенные в одной строке, будут выполнены за один шаг. Если компилятору безразлично, как вы располагаете операторы, но при отладке это важно. Не размещайте операторы в одной строке, если при отладке намерены выполнять их раздельно.

Теперь обратимся к пункту меню Debug (рис. 46), где собраны команды для просмотра переменных, их редактирования, а также для просмотра выводимых программой результатов. Эти результаты можно увидеть либо на экране (User screen) либо в специальном окне (Output). Рядом с командами показаны соответствующие им горячие комбинации клавиш.

Теперь испробуем основные команды отладчика на своей программе.

Итак, приступим к поиску жучков, притаившихся в программе «P_20_1». Хорошо бы проследить за изменением переменных в ходе выполнения программы. Для этого вставим переменные в окно обзора «Watches». Откомпилировав программу, поместите курсор под переменной k и нажмите Ctrl+F7. Появится диалоговое окно для добавления переменной в окно обзора (рис. 47).

Поскольку переменная k была взята на мушку заранее, поле уже содержит её имя. Теперь щелчок по кнопке OK отправит переменную в окно обзора (рис. 48). Если же поле «Watch expression» пусто, или содержит нечто другое, значит, вы промахнулись, не попали курсором. Тогда впечатайте имя нужной переменной и щелкните OK. Действуя так, добавьте в окно обзора все интересующие вас переменные (рис. 48).

Пока программа не запущена, напротив имен переменных выводится сообщение о невозможности доступа к ним, – пусть вас это не смущает. Лучше взгляните на то, как расположено окно «Watches». Сейчас оно занимает нижнюю часть экрана и закрывает собой часть окна с программой. Это неудобно, а посему обратитесь к пункту меню Window –> Tile (Окна –> Рядом) как показано на рис. 49.

В результате окна с текстом программы и списком переменных поместятся, не перекрывая друг друга (рис. 50). То же самое можно сделать и мышкой, перетаскивая и меняя размеры окон.

Теперь станем выполнять программу по шагам, следя за изменением переменных. Вместо привычной комбинации Ctrl+F9, для пуска программы в пошаговом режиме нажимают клавишу F7 (команда Run –> Trace). Тогда отладчик остановит программу перед первым оператором, подсветив его особым образом. Последующие нажатия клавиши F7 заставят выполняться следующие строки программы, и очередная строка будет выделяться цветной полоской.

Нажав клавишу F7 четыре раза, мы достигнем оператора Readln, – здесь программа остановится в ожидании ввода строки. Введите как обычно строку из латинских букв «QAAAW» и нажмите Enter, – и тогда программа остановится перед входом в процедуру Scan, как показано на рис. 50.

Примечание. В отладчике IDE Free Pascal при вводе строки необходимо нажать клавишу Enter дважды.

В этом месте рассмотрим переменные в окне «Watches». Счетчик циклов k равен единице, – это глобальная переменная k, поскольку локальной переменной с этим же именем пока не существует. Переменная S содержит то, что мы ввели с клавиатуры. Параметр arg тоже пока не виден отладчику, о чём говорит сообщение «Unknown identifier».

Нажмите клавишу F7 ещё пару раз, пока цветная полоска не перескочит внутрь процедуры Scan. Здесь параметр arg примет то же значение, что и глобальная переменная S, – это прекрасно видно в отладчике. Продолжайте нажимать клавишу F7, пока цветная полоска не дойдет до слова END в конце процедуры. Вы увидите, как параметр arg постепенно принимает значение «QBBBW», – это то, что нам нужно. Состояние программы в этот момент показано на рис. 51.

Теперь переменная k равна пяти, – это длина введенной строки. Но это уже другая, локальная переменная k, поскольку её глобальная тёзка внутри процедуры не видна. Но переменная S (тоже глобальная) по-прежнему видна внутри процедуры, ведь её имя не перекрывается локальной переменной.

Нажмите клавишу F7 ещё раз, – программа выйдет из процедуры и цветная полоска перепрыгнет на строку, следующую за вызовом процедуры Scan (рис. 52).

Итак, к чему мы пришли? Сравнив это состояние с тем, что было до входа в процедуру (рис. 50), находим, что значения переменных не изменились. Переменная k снова стала равна единице, и это понятно – ведь теперь это глобальная переменная. Беда в том, что не изменилась и переменная S, а ведь именно этого мы добивались. В чем же дело?

Причина кроется в способе передачи параметра. При вызове процедуры Scan фактический параметр S копируется в формальный параметр arg, и далее внутри процедуры работа введется с этой копией. Иначе говоря, данные передаются только внутрь процедуры, но не обратно. Этот способ передачи параметров называют передачей по значению. Стало быть, глобальная переменная S не должна была измениться! Здесь надо что-то исправлять!

Рассмотрим ещё раз объявление параметра в процедуре Scan.

procedure Scan(arg : string);

Оказывается, что при таком объявлении формальный параметр arg представляет собой локальную переменную. От прочих таких переменных он отличается лишь тем, что при вызове процедуры в него автоматически копируется значение фактического параметра. Вы знаете, что локальные переменные существуют, пока выполняется процедура, а по её завершении исчезают. Потому результат обработки и не возвращается назад в вызывающую программу.

Впрочем, добиться нужного результата несложно: достаточно вставить в объявление параметра ключевое слово VAR.

procedure Scan(var arg : string);

Это мелкое изменение влечет важное следствие: теперь arg – не локальная переменная, а ссылка на другую переменную. Это значит, что в момент вызова процедуры данные не будут копироваться, но параметр arg на время исполнения процедуры станет дублером фактического параметра S. Теперь, изменяя параметр arg, мы тем самым будем изменять и переменную S – наш фактический параметр.

Передавая параметр по значению, вызывающая программа как бы говорит вызываемой процедуре: «вот тебе данные (строка, число и т.п.), сохрани их у себя внутри и делай с ними, что угодно, – дальнейшая их судьба меня не интересует».

Передавая же параметр по ссылке, вызывающая программа «говорит» иначе: «нужные тебе данные находятся в такой-то глобальной переменной, и ты вправе поступать с нею как угодно».

Обратите внимание на двоякое предназначение ключевого слова VAR. Во-первых, оно открывает секцию объявления переменных, а во-вторых, служит для указания ссылки на переменные в параметрах процедур.

Вернемся к программе. Если она остановилась в пошаговом режиме, прервите её комбинацией Ctrl+F2. Затем исправьте заголовок процедуры указанным выше манером, откомпилируйте программу и вновь пройдите по шагам. Находясь внутри процедуры Scan, вы заметите, что переменные arg и S теперь изменяются синхронно (рис. 53). Это то, что нам нужно, стало быть, проблема решена!

Далее можете «толкнуть» программу в непрерывном режиме, нажав комбинацию Ctrl+F9.

• Для поиска ошибок применяют встроенный отладчик, который позволяет выполнять программу по шагам, а также просматривать переменные и менять их значения.

• При объявлении параметра без ключевого слова VAR, данные передаются только внутрь процедуры (по значению). Такой параметр используют как локальную переменную.

• Для передачи данных как внутрь процедуры, так и обратно, параметр объявляют с ключевым словом VAR. Тогда он служит ссылкой на другую переменную и меняется синхронно с нею.

А) Комбинация клавиш Ctrl+F8 устанавливает так называемые точки останова на исполняемых операторах. Эта же комбинацией отменяет их. Точка останова – это строка, на которой отладчик задерживает выполнение программы и ждет команды на её продолжение в непрерывном или пошаговом режиме..

Установите точку останова на выходе из процедуры Scan (на строке END) и запустите программу в непрерывном режиме (Ctrl+F9). Что произойдет? Чем, по-вашему, удобны точки останова?

Б) Перед запуском программы установите курсор внутри процедуры Scan и испытайте действие команды Run –> Go to cursor (клавиша F4).