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1、第16章 常见错误和程序调试,16.1常见错误分析16.2程序调试,要真正学好C、用好C并不容易，“灵活”固然是好事，但也使人难以掌握，尤其是初学者往往出了错还不知怎么回事。C编译程序对语法的检查不如其他高级语言那样严格(这是为了给程序人员留下“灵活”的余地)。因此，往往要由程序设计者自己设法保证程序的正确性。调试一个C程序要比调试一个PASCAL或FORTRAN程序更困难一些。需要不断积累经验，提高程序设计和调试程序的水平。C语言有些语法规定和其他高级语言不同，学习过其他高级语言的读者往往按照使用其他高级语言的习惯来写C程序，这也是出错的一个原因。,16.1常见错误分析下面将初学者在学习和使
2、用C语言(不包括C+)时容易犯的错误列举出来，以起提醒的作用。这些内容在以前各章中大多已谈到，为便于查阅，在本章中集中列举，供初学者参考，以此为鉴。(1)忘记定义变量。如：main()x=3;y=6;printf(%dn，x+y);,C要求对程序中用到的每一个变量都必须定义其类型，上面程序中没有对x、y进行定义。应在函数体的开头加intx，y;这是学过BASIC和FORTRAN语言的读者写C程序时常见的一个错误。在BASIC语言中，可以不必先定义变量类型就可直接使用。在FORTRAN中，未经定义类型的变量按隐含的I-N规则决定其类型，而C语言则要求对用到的每一个变量都要在本函数中定义(除非已定
3、义为外部变量)。(2)输入输出的数据的类型与所用格式说明符不一致。例如，若a已定义为整型，b已定义为实型。a=3;b=45;printf(%f%dn，a，b);,编译时不给出出错信息，但运行结果将与原意不符，输出为000000016402它们并不是按照赋值的规则进行转换(如把45转换成4)，而是将数据在存储单元中的形式按格式符的要求组织输出(如b占4个字节，只把最后两个字节中的数据按%d，作为整数输出)。,(3)未注意int型数据的数值范围。一般微型计算机上使用的C编译系统，对一个整型数据分配两个字节。因此一个整数的范围为-215215-1，即-3276832767。常见这样的程序段：int
4、num;num=89101;printf(%d，num);得到的却是23565，原因是89101已超过32767。两个字节容纳不下89101，则将高位截去。见图16.1。即将超过低16位的数截去。即将89101减去216(即16位二进制所形成的模)。89101-65536=23565。,图16.1有时还会出现负数。例如num=196607;输出得-1。因为196607的二进制形式为00 00 00 00 00 00 00 1011 11 11 11 11 11 11 11对于超过整个范围的数，要用long型，即改为long intnum;num=89101;,printf(%ld，num);请
5、注意，如果只定义num为long型，而在输出时仍用“%d”说明符，仍会出现以上错误。(4)输入变量时忘记使用地址符。如：scanf(%d%d，a，b);这是许多初学者刚学习C语言时一个常见的疏忽，或者说是习惯性的错误，因为在其他语言中在输入时只需写出变量名即可，而C语言要求指明“向哪个地址标识的单元送值”。应写成scanf(%d%d，,(5)输入时数据的组织与要求不符。用scanf函数输入数据，应注意如何组织输入数据。假如有以下scanf函数：scanf(%d%d，对scanf函数中格式字符串中除了格式说明符外，对其他字符必须按原样输入。因此，应按以下方法输入：3，4此时如果用“34”反而错了
6、。,还应注意，不能企图用scanf(input a,(6)误把“=”作为“等于”比较符。在许多高级语言中，用“=”符号作为关系运算符“等于”。例如，在BASIC或PASCAL程序中都可以写if(a=b)then但在C语言中，“=”是赋值运算符，“=”才是关系运算符“等于”。如果写成if(a=b)printf(a equal to b);C编译系统将(a=b)作为赋值表达式处理，将b的值赋给a，然后判断a的值是否零，若为非零，则作为“真”;若为零作为假。如果a的值为3，b的值为4，,ab，按原意不应输出“ae q u a lt ob”。而现在先将b的值赋给a，a也为4，赋值表达式的值为4。if语
7、句中的表达式值为真(非零)，因此输出“ae q u a lt o b”。这种错误在编译时是检查不出来的，但运行结果往往是错的。而且由于习惯的影响，程序设计者自己往往也不易发觉。(7)语句后面漏分号。C语言规定语句末尾必须有分号。分号是C语句不可缺少的一部分。这也是和其他语言不同的。有的初学者往往忘记写这一分号。如：,a=3b=4编译时，编译程序在“a=3”后面未发现分号，就把下一行“b=4”也作为上一行的语句的一部分，这就出现语法错误。有时编译时指出某行有错，但在该行上并未发现错误，应该检查上一行是否漏了分号。如果用复合语句，有的学过PASCAL语言的读者往往漏写最后一个语句的分号，如：t=a
8、;a=b;b=t,在PASCAL中分号是两个语句间的分隔符而不是语句的一部分，而在C中，没有分号的就不是语句。(8)在不该加分号的地方加了分号。例如：if(ab);printf(aislarger than bn);本意为当ab时输出“aislarger than b”的信息。但由于在if(ab)后加了分号，因此if语句到此结束。即当(ab)为真时，执行一个空语句。本来想ab时不输出上述信息，但现在printf函数语句并不从属于if语句，而是与if语句平行的语句。不论ab还是ab，都输出“a is larger than b”。,又如：for(i=0;i10;i+);scanf(%d，本意为先
9、后输入10个数，每输入一个数后输出它的平方值。由于在for()后加了一个分号，使循环体变成了空语句。只能输入一个整数并输出它的平方值。总之，在if、for、while语句中，不要画蛇添足多加分号。,(9)对应该有花括弧的复合语句，忘记加花括弧。如：sum=0;i=1;while(i=100)sum=sum+i;i+;本意是实现1+2+100，即i。但上面的语句只是重复了sum+1的操作，而且循环永不终止。因为i的值始终没有改变。错误在于没有写成复合语句形式。因此while语句的范围到其后第一个分号为止。语句“i+;”不属于循环体范围之内。应改为while(i=100)sum=sum+i;i+;
10、,100i=0,(10)括弧不配对。当一个语句中使用多层括弧时常出现这类错误，纯属粗心所致。如：while(c=getchar()！=#)putchar(c);少了一个右括弧。,(11)在用标识符时，忘记了大写字母和小写字母的区别。例如：main()inta，b，c;a=2;b=3;C=A+B;printf(%d+%d=%，A，B，C);编译时出错。编译程序把a和A认作是两个不同的变量名处理，同样b和B，c和C都分别代表两个不同的变量。,(12)引用数组元素时误用了圆括弧。如：main()int i，a(10);for(i=0;i10;i+)scanf(%d，C语言中对数组的定义或引用数组元素
11、时必须用方括弧。,(13)在定义数组时，将定义的“元素个数”误认为是“可使用的最大下标值”。main()int a10=1，2，3，4，5，6，7，8，9，10;int i;for(i=1;i=10;i+)printf(%d，ai);想输出a1到a10。但一些初学者常犯的错误。C语言规定定义时用a10，表示a数组有10个元素，而不是可以用的最大下标值为10。数组只包括a0到a910个元素，因此用a10就超出a数组的范围了。,(14)对二维或多维数组的定义和引用的方法不对。main()int a5，4;printf(%d，a1+2，2+2);对二维数组和多维数组在定义和引用时必须将每一维的数据分
12、别用方括弧括起来。上面a5，4应改为a54，a1+2，2+2应改为a1+22+2。根据C的语法规则，在一个方括弧中的是一个维的下标表达式，a1+2，2+2中方括弧中的“1+2，2+2”是一个逗号表达式，它的值是第二个数值表达式的值，即2+2的值为4。所以a1+2，2+2相当于a4。而a4是a数组的第4行的首地址。因此执行printf函数输出的结果并不是a34的值，而是a数组第4行的首地址。,(15)误以为数组名代表数组中全部元素。例如：main()int a4=1，3，5，7;printf(%d%d%d%dn，a);企图用数组名代表全部元素。在C语言中，数组名代表数组首地址，不能通过数组名输出
13、4个整数。,(16)混淆字符数组与字符指针的区别。main()char str4;str=Computer and c;printf(%sn，str);编译出错。str是数组名，代表数组首地址。在编译时对str数组分配了一段内存单元，因此在程序运行期间str是一个常量，不能再被赋值。因此，str=“Computer and c”是错误的。如果把“char str4;”改成“charstr;”，则程序正确。此时str是指向字符数据的指针变量，str=“Computer and c”是合法的，它将字符串的首地址赋给指针变量str，然后在printf函数语句中输出字符串“Computer and c
14、”。因此应当弄清楚字符数组与字符指针变量用法的区别。,(17)在引用指针变量之前没有对它赋予确定的值。main()char*p;scanf(%s，p);没有给指针变量p赋值就引用它，编译时给出警告信息。应当改为 char*p，c20;p=c;scanf(%s，p);即先根据需要定义一个大小合适的字符数组c，然后将c数组的首地址赋给指针变量p，此时p有确定的值，指向数组c。再执行scanf函数就没有问题了，把从键盘输入的字符串存放到字符数组c中。,(18)switch语句的各分支中漏写break语句。例如：switch(score)case 5：printf(ery good！);case 4：
15、printf(Good！);case 3：printf(Pass！);case 2：printf(Fail！);defult：printf(data error！);上述switch语句的作用是希望根据score(成绩)打印出评语。但当score的值为5时，输出为ery Good！Good！Pass！Fail！data error！,原因是漏写了break语句。case只起标号的作用，而不起判断作用，因此在执行完第一个printf函数语句后接着执行第2、3、4、5个printf函数语句。应改为 switch(score)case 5：printf(erygood！);break;case 4：
16、printf(Good！);break;case 3：printf(Pass！);break;case 2：print(Fail！);break;defult：print(data error！);,(19)混淆字符和字符串的表示形式。char sex;sex=M;sex是字符变量，只能存放一个字符。而字符常量的形式是用单引号括起来的，应改为sex=M;“M”是用双引号括起来的字符串，它包括两个字符：M和0，无法存放到字符变量sex中。,(20)使用自加(+)和自减(-)运算符时出的错误。例如：main()intp，a5=1，3，5，7，9;p=a;printf(%d，*p+);不少人认为“*
17、p+”的作用是先使p加1，即指向第1个元素a1处，然后输出第一个元素a1的值3。其实应该是先执行p+，而p+的作用是先用p的原值，用完后使p加1。p的原值指向数组a的第0个元素a0，因此*p就是第0个元素a0的值1。结论是先输出a0的值，然后再使p加1。如果是*(+p)，则先使p指向a1，然后输出a1的值。,(21)有人习惯用传统的方式对函数形参进行声明，但却把对函数的形参和函数中的局部变量混在一起定义。如：max(x，y)int x，y，;=xy？x，y;return();应改为 max(x，y)int x，y;int;=xy？x：y;return();,(22)所调用的函数在调用语句之后才
18、定义，而又在调用前未加说明。main()float x，y，;x=35;y=-76;=max(x，y);printf(%fn，);float max(float x，float y)return(=xy？x：y);这个程序乍看起来没有什么问题，但在编译时有出错信息。原因是max函数是实型的，而且在main函数之后才定义，也就是max函数的定义位置在main函数中的调用max函数之后。改错的方法可以用以下二者之一：,在main函数中增加一个对max函数的声明，即函数的原型：main()float max(float，float);/*声明将要用到的max函数为实型*/float x，y，;x=3
19、5;y=-76;=max(x，y);printf(%fn，);将max函数的定义位置调到main函数之前。即：,float max(float x，float y)return(=xy？x：y);main()float x，y，;x=35;y=-76;=max(x，y);printf(%fn，);这样，编译时不会出错，程序运行结果是正确的。,(23)误认为形参值的改变会影响实参的值。main()inta，b;a=3;b=4;swap(a，b);printf(%d，%dn，a，b);swap(int x，int y)int t;t=x;x=y;y=t;原意是通过调用swap函数使a和b的值对换，
20、然后在main函数中输出已对换了值的a和b。但是这样的程序是达不到目的的，因为x和y的值的变化是不传送回实参a和b的，main函数中的a和b的值并未改变。,如果想从函数得到一个以上的变化了的值，应该用指针变量。用指针变量作函数参数，使指针变量所指向的变量的值发生变化。此时变量的值改变了，主调函数中可以利用这些已改变的值。如：main()int a，b，*p1，*p2;a=3;b=4;p1=,(24)函数的实参和形参类型不一致。main()int a=3，b=4;c=fun(a，b);fun(float x，float y)实参a、b为整型，形参x、y为实型。a和b的值传递给x和y时，x和y的值
21、并非3和4。C要求实参与形参的类型一致。如果在main函数中对fun作原型声明：fun(float,float);程序可以正常运行，此时，按不同类型间的赋值的规则处理，在虚实结合后x=3.0,y=4.0。也可以将fun函数的位置调到main函数之前，也可获正确结果。,(25)不同类型的指针混用。main()int i=3，*p1;float a=15，*p2;p1=作用是先将p1的值转换成指向实型的指针，然后再赋给p2。这种情况在C程序中是常见的。例如，用malloc函数开辟内存单元，函数返回的是指向被分配内存空间的void*类型的指针。而人们希望开辟的是存放一个结构体变量值的存储单元，要求得
22、到指向该结构体变量的指针，可以进行如下的类型转换。,struct studentint num;char name20;float score;struct studentstudent1，*p;p=(struct student*)malloc(LEN);p是指向struct student结构体类型数据的指针，将malloc函数返回的void*类型指针转换成指向struct student类型变量的指针。,(26)没有注意函数参数的求值顺序。例如有以下语句：i=3;printf(%d，%d，%dn，i，+i，+i);许多人认为输出必然是3，4，5实际不尽然。在Turbo C和其他一些C系统
23、中输出是5，5，4因为这些系统是采取自右至左的顺序求函数参数的值。先求出最右面一个参数(+i)的值为4，再求出第2个参数(+i)的值为5，最后求出最左面的参数(i)的值5。C标准没有具体规定函数参数求值的顺序是自左而右还是自右而左。但每个C编译程序都有自己的顺序，在有些情况下，从左到右求解和从右到左求解的结果是相同的。例如fun1(a+b，b+c，c+a);fun1是一个函数名。3个实参表达式a+b、b+c、c+a。在一般情况下，自左至右地求这3个表达式的值和自右至左地求它们的值是一样的，但在前面举的例子是不相同的。因此，建议最好不用会引起二义性的用法。,如果在上例中，希望输出“3，4，5”时
24、，可以改用i=3;j=i+1;k=j+1;printf(%d，%d，%dn，i，j，k);(27)混淆数组名与指针变量的区别。main()int i，a5;for(i=0;i5;i+)scanf(%d，a+);企图通过a的改变使指针下移，每次指向欲输入数据的数组元素。它的错误在于不了解数组名代表数组首地址，它的值是不能改变的，用a+是错误的，应当用指针变量来指向各数组元素。即：,int i，a5，*p;p=a;for(i=0;i5;i+)scanf(%d，p+);或int a5，*p;for(p=a;pa+5;p+)scanf(%d，p);,(28)混淆结构体类型与结构体变量的区别，对一个结构
25、体类型赋值。struct workerlong int num;char name20;char sex;int age;workernum=187045;strcpy(workername，ZhangFun);workersex=M;workerage=18;这是错误的，只能对变量赋值而不能对类型赋值。上面只定义了struct worker类型而未定义变量。应改为,struct workerlong int num;char name20;char sex;int age;struct worker worker-1;worker-1num=187045;strcpy(worker-1nam
26、e，Zhang Fun);worker-1sex=M;worker-1age=18;今定义了结构体变量worker-1，并对其中的各成员赋值。,(29)使用文件时忘记打开，或打开方式与使用情况不匹配。例如，对文件的读写，用只读方式打开，却企图向该文件输出数据，例如：if(fp=fopen(test，r)=NULL)printf(cannot open this filen);exit(0);ch=fgetc(fp);while(ch！=#)ch=ch+4;fputc(ch，fp);ch=fget(fp);,对以“r”方式(只读方式)打开的文件，进行既读又写的操作，显然是不行的。此外，有的程序常
27、忘记关闭文件，虽然系统会自动关闭所用文件，但可能会丢失数据。因此必须在用完文件后关闭它。以上只是列举了一些初学者常出现的错误，这些错误大多是对于C语法不熟悉之故。对C语言使用多了，比较熟练了，犯这些错误自然就会减少了。在深入使用C语言后，还会出现其他一些更深入、更隐蔽的错误。,程序出错有三种情况：语法错误。指违背了C语法的规定，对这类错误，编译程序一般能给出“出错信息”，并且告诉你在哪一行出错。只要细心，是可以很快发现并排除的。逻辑错误。程序并无违背语法规则，但程序执行结果与原意不符。这是由于程序设计人员设计的算法有错或编写程序有错，通知给系统的指令与解题的原意不相同，即出现了逻辑上的混乱。例
28、如：前面第9条错误：sum=0;i=1;while(i=100)sum=sum+i;i+;语法并无错误。但while语句通知给系统的信息是当i100时，执行“sum=sum+i;”。C系统无法辨别程序中这个语句是否符合作者的原意，而只能忠实地执行这一指令。这种错误比语法错误更难检查。要求程序员有较丰富的经验。,运行错误。程序既无语法错误，也无逻辑错误，但在运行时出现错误甚至停止运行。例如：int a，b，c;scanf(%d%d，输入a和b的值，输出b/a的值，程序没有错。但是如果输入a的值为0，就会出现错误。因此程序应能适应不同的数据，或者说能经受各种数据的“考验”，具有“健壮性”。写完一个
29、程序只能说完成任务的一半(甚至不到一半)。调试程序往往比写程序更难，更需要精力、时间和经验。常常有这样的情况：程序花一天就写完了，而调试程序二三天也未能完。有时一个小小的程序会出错五六处，而发现和排除一个错误，有时竟需要半天，甚至更多。希望读者通过实践掌握调试程序的方法和技术。,16.2程 序 调 试 所谓程序调试是指对程序的查错和排错。调试程序一般应经过以下几个步骤：先进行人工检查，即静态检查。在写好一个程序以后，不要匆匆忙忙上机，而应对纸面上的程序进行人工检查。这一步是十分重要的，它能发现程序设计人员由于疏忽而造成的多数错误。而这一步骤往往容易被人忽视。有人总希望把一切推给计算机系统去做，
30、但这样就会多占用机器时间。而且，作为一个程序人员应当养成严谨的科学作风，每一步都要严格把关，不把问题留给后面的工序。,为了更有效地进行人工检查，所编的程序应注意力求做到以下几点：应当采用结构化程序方法编程，以增加可读性;尽可能多加注释，以帮助理解每段程序的作用;在编写复杂的程序时，不要将全部语句都写在main函数中，而要多利用函数，用一个函数来实现一个单独的功能。这样既易于阅读也便于调试，各函数之间除用参数传递数据这一渠道以外，数据间尽量少出现耦合关系，便于分别检查和处理。(2)在人工(静态)检查无误后，才可以上机调试。通过上机发现错误称动态检查。在编译时给出语法错误的信息(包括哪一行有错以及
31、错误类型)，可以根据提示的信息具体找出程序中出错之处并改正之。应当注意的是：有时提示的出错行并不是真正出错的行，如果在提示出错的行上找不到错误的话应当到上一行再找。,另外，有时提示出错的类型并非绝对准确，由于出错的情况繁多而且各种错误互有关联，因此要善于分析，找出真正的错误，而不要只从字面意义上死抠出错信息，钻牛角尖。如果系统提示的出错信息多，应当从上到下逐一改正。有时显示出一大片出错信息往往使人感到问题严重，无从下手。其实可能只有一二个错误。例如，对所用的变量未定义，编译时就会对所有含该变量的语句发出出错信息。只要加上一个变量定义，所有错误都消除了。(3)在改正语法错误(包括“错误”(err
32、or)和“警告”(warning)后，程序经过连接(link)就得到可执行的目标程序。运行程序，输入程序所需数据，就可得到运行结果。应当对运行结果作分析，看它是否符合要求。有的初学者看到输出运行结果就认为没问题了，不作认真分析，这是危险的。,有时，数据比较复杂，难以立即判断结果是否正确。可以事先考虑好一批“试验数据”，输入这些数据可以得出容易判断正确与否的结果。例如解方程ax2+bx+c=0，输入a、b、c的值分别为1、-2、1时，根x的值是1。这是容易判断的，若根不等于1，程序显然有错。但是，用“试验数据”时，程序运行结果正确，还不能保证程序完全正确。因为有可能输入另一组数据时运行结果不对。
33、例如，用x=-bb2-4ac2a公式求根x的值，当a0和b2-4ac0时，能得出正确结果，当a=0或b2-4ac0时，就得不到正确结果(假设程序中未对a=0作防御处理以及未作复数处理)。因此应当把程序可能遇到的多种方案都一一试到。例如，if语句有两个分支，有可能在流程经过其中一个分支时结果正确，而经过另一个分支时结果不对。必须考虑周全。,事实上，当程序复杂时很难把所有的可能方案全部都试到，选择典型的情况作试验即可。(4)运行结果不对，大多属于逻辑错误。对这类错误往往需要仔细检查和分析才能发现。可以采用以下办法：,将程序与流程图(或伪代码)仔细对照，如果流程图是正确的话，程序写错了，是很容易发现
34、的。例如，复合语句忘记写花括弧，只要一对照流程图就能很快发现。如果实在找不到错误，可以采取“分段检查”的方法。在程序不同位置设几个printf函数语句，输出有关变量的值，逐段往下检查。直到找到在某一段中数据不对为止。这时就已经把错误局限在这一段中了。不断缩小“查错区”，就可能发现错误所在。也可以用第9章介绍过的“条件编译”命令进行程序调试(在程序调试阶段，若干printf函数语句要进行编译并执行。当调试完毕，这些语句不要再编译了，也不再被执行了)。这种方法可以不必一一删去printf函数语句，以提高效率。,如果在程序中没有发现问题，就要检查流程图有无错误，即算法有无问题，如有则改正之，接着修改程序。有的系统还提供debug(调试)工具，跟踪流程并给出相应信息，使用更为方便，请查阅有关手册。总之，程序调试是一项细致深入的工作，需要下功夫、动脑子、善于累积经验。在程序调试过程中往往反映出一个人的水平、经验和科学态度。希望读者能给以足够的重视。上机调试程序的目的决不是为了“验证程序的正确性”，而是“掌握调试的方法和技术”。,
