新世代高手

美國卡內基美隆大㈻碩士 林建仁 著

基礎篇

NET Visual C#

臭蟲，「走哪裡去！」

除錯環境基本教練

預估修行時間：2 小時

相信大部分的程式設計師都有過這樣的經驗：在某個身邊「所有的」朋友都出去玩的

夜裡，獨自一人坐在電腦螢幕前面，絞盡腦汁與程式中的蟲兒打一場不知何時結束又

無法和談的戰。有人一路揚威耀武地兼自信滿滿吆喝：「臭蟲，走哪裡去！」，抓起蟲

來又快又狠又準。也有人自始至終苦苦哀求：「親愛的蟲兒，求求你出來吧！別折磨我

了…」，日子似乎永遠沒有明天。你，我們的讀者，屬於哪一種？

當然，我們希望你是第一種程式師，對蟲兒是吆喝而不是哀求，至少，在寫 Visual C#

程式時是如此。想要有這種吆喝的功力，沒有好的除錯環境幫忙是很難達到的，這也

是本章的主題—Visual C#所提供的除錯環境。

在程式寫作上身經百戰的你一定明白，要一口氣完成一個像樣的程式而不經除錯階

段，簡直是神話！由於初學者剛開始都是按書照本宣科，碰到的程式都是作者親手料

理包裝，讀者只要乖乖張嘴吞下就行了，用到除錯器的需求性實在不高；然而隨著內

容逐漸深入，程式的規模愈來愈可觀，缺了除錯器便顯得捉襟見絀。

第五章

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第五章

再者，除錯器除了抓蟲外也可以幫助程式員追蹤程式，確實了解程式的

行為。舉例來說，作者喜歡「好好利用」用餐完畢肚脹未消的時間來看

書，看著看著，常常按書本把程式打好了，也執行成功了，卻有不知其

所以然的感覺（通常是也不知不覺睡著了），此時如果使用除錯器一行一

行追蹤，學習效果大增。總之，它不僅是除錯的工具，也是學習的利器。

讓各位在進入物件導向的殿堂前，先熟悉除錯工具這項學習的利器，會

是學習上的一大福音。

我們將 Visual C#程式寫作會遇到的錯誤分為三大類：編譯時期錯誤

（Compile errors）、邏輯錯誤（Logic errors）、執行時期錯誤（Run-time

errors），分別告訴你如何用整合環境裡所提供的除錯器來幫你鎖定這些

臭蟲並試著一網打盡，同時，也會提出一些經驗與建議，預防勝於治療，

盡量避免你成為「養蟲大戶」；肺腑之語，叟言無忌，還望諸君細讀之！

編譯時期的錯誤（Complie Errors） 顧名思義之，編譯時期的錯誤來自程式建造編譯時期，例如，你可能打字時手指臨時脫臼把關鍵字打錯（if 打成 IF）；或者，程式語法使用錯誤（這可多了，比如該有括號沒打括號，忘了加上「;」…）；總之，凡是造成 Visual C#編譯時的困擾、讓它看不懂你在說些啥麼東西的，通通算是編譯時期的錯誤。

圖 5-1 編譯時期的錯誤，「txtDisplay.Text = “”」後面應該有「;」。

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如何處理編譯時期的錯誤 修正編譯時期錯誤，是讓程式能執行之前最基本的動作，跟其他兩種錯誤比較起來，算是最容易解決的。Visual C#提供了幾樣工具來幫忙你揪出它們﹕

語法檢查。Visual C#編譯器會在背後為我們作程式語法的檢查。這項功能可以讓你及早發現語法或是打字上的錯誤，一但她發現程式碼中有不對勁的地方，藍色毛毛蟲狀底線便會出來提醒。

如圖 5-1，程式師在輸入「txtDisplay = “”」之後，尚未輸入「；」，藍色毛毛蟲出現在等號處。當我們把滑鼠移到藍色底線下，會有自動提示字串告訴我們錯誤的原因，對於每一個藍色底線，在「工作清單」視窗中會有相對的工作敘述：

圖 5-2 工作清單視窗忠實地紀錄每一條毛毛蟲的發源地。

妳可以在工作清單視窗中，雙擊工作項目，整合環境會把妳帶到錯誤所發生的程式碼。在妳修改程式碼之後，工作項目會自動消失。

邏輯錯誤 規規矩矩地把程式正確無誤地寫好、編譯，都通過了；於是，興高采烈地執行，啊，發現出來的結果不是我想要的—邏輯錯誤發生了！無奈地搖搖頭，伸個懶腰對自己笑笑，就近找杯咖啡來喝，稍息後重新來過，準備藉著測試程式與分析結果來捉臭蟲了。

Visual C#所提供的除錯環境至此正式派上用場，要進行除錯大業，勢必先瞭解 Visual C#的三種模式，底下讓我們逐步介紹。

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Visual C#的三種模式 所謂的 Visual C#三種模式指的就是設計、執行與中斷。我們在設計模式下製作畫面、加程式碼；在執行模式下跑程式；這兩種模式大家都已經熟悉；至於中斷模式呢？它，就是專門除錯用的；想要利用 Visual C#所提供的除錯工具進行除錯的工作，必須先把 Visual C#切換到中斷模式。﹙ 怎麼切換到中斷模式？想想看！﹚

記得在第二章提到的「殿前五虎大將軍」中的抬頭列嗎？程式師可以很清楚的從抬頭列中得知現在正處於什麼模式。當我們製作畫面時，可以在抬頭列上看到「設計」的字眼，表示我們處於設計模式。當我們按下「開始」執行程式，可以在抬頭列上看到「執行」的字眼，表示我們處於執行模式。

「中斷」模式可以說是除錯專用的模式，當我們利用除錯環境要一步步追蹤程式碼，一個個檢視變數，都必須在中斷模式下才能使用。

圖 5-3 Visual C#三種不同的模式

如果在中斷及執行模式中修改程式碼，必須重新啟動程式後，修改才會產生效用。

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「說哈囉」程式與除錯環境的初體驗 讓我們回到甜蜜的「說哈囉」程式，這一次，她將是我們與除錯環境初體驗的媒介，妳會在這個初體驗中，感受到除錯環境的強大功能。

設定㆗斷點

打開「說哈囉」方案。打開 frmHello 的程式碼視窗。我們準備在btnHello_Click 函式中，設定一個中斷點。中斷點會讓程式在中斷點處，進入中斷模式，很多除錯工具就可一顯身手了。

將滑鼠移到欲㆗斷程式碼之前端 ，單擊㆒次即可；再單擊㆒次可把㆗斷點取消。

㆗斷點在程式碼視窗㆗以紅色背景顯示

圖 5-4 設定中斷點

在圖 5-4 中，我們把「txtDisplay.Text = “哈囉, Visual C#”;」設定為中斷點，當程式執行到此行程式碼時，會自動進入中斷模式。妳也可以使用「F9」鍵來設定中斷點，請先將游標移到欲設定中斷點處，按下「F9」設定之，再按下一次「F9」可解除該中斷點之設定。

請依圖 5-4 再設定另外兩個中斷點，設定完成後如圖 5-5。

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圖 5-5 設定三個中斷點

如果妳將中斷點設定在註解處，整合環境會告訴妳「這不是中斷點的有效位置」，因為註解並不實際產生機器碼，除錯器無法在此中斷。

按下「 」或 F5 執行程式，「說哈囉」視窗出現，我們知道當「說哈囉」按鈕被按下時，btnHello_Click 會被執行，可以碰上圖 5-5 中最上面的中斷點，請按下「說哈囉」按鈕。

圖 5-6 程式在「btnHello_Click」中進入中斷模式

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㆔種不同的「㆒行㆒行」執行方式

進入中斷模式的主要目的，是要找出有問題的程式碼，中斷模式可以讓我們一行一行執行，一路觀察變數的值如何變化，找出錯誤的大本營而更正之。圖 5-7 中的「逐步執行」、「不進入函式」與「跳離函式」是三種讓我們一行一行執行的工具。

逐步執行﹙Step Into﹚

不進入函式

﹙Step Over﹚

跳出函式﹙Step Out﹚

圖 5-7 偵錯工具列

除錯工具 熱鍵 功能

逐步執行﹙Step Into﹚ F11 ㆒次執行㆒行程式碼，如

果遇到程序，則深入程序

㆗㆒行㆒行執行。

不進入函式﹙Step Over﹚ Shift-F0 跟逐步執行很像，㆒次執

行㆒行程式碼；不同在於﹕

遇到程序時它會把整個程

序當成㆒行敘述來看，不

會深入程序內部執行。

跳出函式﹙Step Out﹚ Shift-F11 當你使用「逐步執行」深

入某程序內部，尚未「逐

步執行」完而想跳出該程

序時，可以使用「跳出函

式」。

請分別試試三種除錯工具，在 btnHello_Click 程序中，「逐步執行」與「不進入函式」結果是相同的，因為沒有其他函式可供進入。如果妳按下「跳出函式」，「}」敘述會被跳過。我們建議各位把熱鍵記下來，在除錯時，熱鍵在使用上非常方便。在逐步執行的過程中，妳也可以隨時按下「 」鍵，繼續程式的運行（直到下個中斷點再停止），或按下「 」鍵，重新啟動程式。

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顯示㆘個執行的敘述

請將程式中斷在「btnHello_Click」中，將滑鼠移到「 」所在之處。黃色箭頭所指的，是「下個執行敘述」，在此按下滑鼠右鍵叫出功能表，如圖 5-8，妳會看到很多除錯指令。如果妳夠細心，會發現右鍵功能表會依滑鼠游標所在不同，而有所不同。在圖 5-8 中，妳可以用右鍵功能表來移除、停用中斷點，如果滑鼠所在是個沒有中斷點的地方，這些項目就不會出現。

圖 5-8 在中斷處的除錯功能表

圖 5-8 的功能表有幾個地方值得一提。

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「執行至游標處」：要求 Visual C#執行到目前滑鼠游標之處，接著進入中斷階段。通常我們用它來跳過一些我們認為沒必要追蹤除錯的地方，好比說以「逐步執行」追蹤時遇到一個執行一千次的迴圈，如果一次一次跑難保不神經虛脫，於是可以把游標移到迴圈外的敘述，以滑鼠右鍵叫出功能表，要求「執行至游標處」就行了。

「設定下一個陳述式」：我們可以用它來指定下一行要執行的敘述。先把滑鼠游標移到欲指定的敘述，以滑鼠右鍵請出「設定下一個陳述式」就行了。你將發現程式的控制權轉移到游標所在，看起來跟「執行至游標處」很像。

注意！「執行至游標處」會把起始點到滑鼠游標所在之間的所有敘述全部執行，而「設定下個執行點」是「跳過」起始點與滑鼠游標所在﹙ 也就是你所設定的下個執行點﹚ 之間的程式碼。換言之，當你以這個功能設定了下個執行點之後，Visual C#會直接跳過中間所有的敘述不執行。

㉂動變數、區域變數與㈼看式

繼續我們初體驗的旅程，這次請各位按下「說哈囉」的「清除」按鈕，讓程式中斷在「btnClear_Click」程序裡。讓程式中斷一個主要的目的，是要監控變數值，瞧瞧哪個變數值在作怪。在進入中斷模式後，觀察變數值最簡單的方法，就是把游標移到所欲觀察的變數旁邊，自動提示字串會告訴我們變數值，如圖 5-9。

圖 5-9 自動提示字串顯示變數值

Visual C#提供了自動變數、區域變數、與監看式三個視窗，方便我們作監控的動作。自動變數視窗是 Visual C#在目前的中斷點，自動為我們挑的變數，在圖 5-10 中，包含了 Visual C#自動為我們放入的變數。

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圖 5-10 自動變數視窗

區域變數顯示跟目前中斷處相同視界（Scope）的變數，在區域變數中，我們有「this」、「sender」及「e」；「this」是 Visual C#的保留字，代表表單本身，「sender」與「e」是事件處理程序所傳入的兩個變數。區域變數視窗中的變數，也是自動填入的。（別忘了把物件名稱前面的小箭頭，展開瞧個究竟）

監看式與其他兩個視窗相似，不同於，監看式視窗中的變數是使用者自己填入的，自己填入的好處是，這些變數自始至終都存在，不會因為中斷點或函式視界改變而有所變動，對於監看整體變數很有用。

要在監看式視窗中加入變數，將滑鼠移到視窗中之空白列，單擊一下，就可輸入了，圖 5-11 中正在輸入 btnHello 變數。按下「Enter」鍵後，整個物件的資料都可一目了然。

圖 5-11 監看式視窗

利用㉂動變數、區域變數與㈼看式視窗更改變數值

在中斷模式下，自動變數、區域變數及監看式視窗，除了讓我們光明正大偷窺變數值之外，也可以修改變數值。要霸王硬上弓，請選擇欲修改的值，以滑鼠左鍵雙擊之，輸入新值，按下「Enter」鍵，被修改的值會以紅色顯示。

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㆗斷點視窗

在自動變數、區域變數與監看式視窗這三口組隔壁，有個與之相互輝映的「中斷點視窗」，如圖 5-12 所示。

圖 5-12 中斷點視窗

在中斷點視窗中，會列出專案中的所有中斷點，現在我的程式碼還中斷在「btnClear_Click」，也就是第三個中斷點，妳可以發現，目前程式所在的中斷點會以粗體字型顯示。圖 5-12 之中斷點視窗可以讓我們做很多事，咱們先從表面來說。

在「名稱」底下的箭頭，表示此中斷點是否「啟用」，底下是「啟用」中斷點與「停用」中斷點的區別：

「啟用」之中斷點：中斷點存在，程式執行至此中斷。圖 5-12 中的三個中斷點都是啟用的，她們以紅色實心圓表示。在中斷點視窗中，「名稱」欄位下有勾勾的中斷點都是啟用的中斷點。

「停用」之中斷點：中斷點存在，但程式執行至此不中斷。停用之中斷點以空心的紅色空心圓表示。「名稱」欄位下沒有勾勾的中斷點都是停用的中斷點。

「欄」右邊有個小箭頭，可以設定顯示在中斷點視窗上的資訊。「叫用次數」表示從開始除錯的現在，停在這個中斷點幾次。以圖 5-12 為例，第一個中斷點是在 btnHello_Click 中的中斷點，因為我分別以「逐步執行」、「不進入函式」與「跳出函式」三種方式各跑了一次，所以叫用次數為三。第三個中斷點是 btnClear_Click 中的中斷點，也是程式目前中斷之處，這是第一次進入此中斷點。

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結束初體驗

我們與「說哈囉」的除錯初體驗到此進行得差不多了。請把 btnExit_Click中的中斷點「停用」，按下「 」繼續程式執行，等程式畫面出現後，按下「結束」鈕結束這趟旅程。

「嘿！想捉我，最好乖乖進入中斷模式！」 抓蟲是種學習的過程與經驗的累積，高竿的人三兩下清潔溜溜，當然，也有養蟲大戶抓了半天卻見蟲兒愈加猖獗愈加興旺、世代綿延香火不斷的情形。抓蟲的需求來自於程式的運作情形跟我們的想法不同，首先，必須比較程式結果與我們心中預期的結果，從兩者的不同處分析比較，找出有可能出錯的地方，在那些地方設定中斷點，讓程式執行到該處時進入中斷模式，我們就可以在該處利用除錯工具來抓蟲。

要除蟲非得進中斷模式不可，Visual C#除了讓我們設定中斷點外，針對每一個中斷點，還提供了底下幾種不同的中斷方法。

設定不同的㆗斷時機

利用中斷點屬性頁可以設定每個中斷點中斷的時機。妳可以由圖 5-8 之功能表，選「中斷點屬性」請出中斷點屬性頁，如圖 5-13 所示：

圖 5-13 中斷點屬性頁

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中斷點屬性頁的上半部，顯示中斷點的所在位置，可以以「檔案」、「函式」或記憶體「位址」等三種不同的角度來顯示。屬性頁的下半部，可讓我們藉由中斷「條件」與「叫用次數」的設定，來改變程式進入該中斷點的時機。

以「條件」設定進入該㆗斷點時機

按下圖 5-13 中的「條件」鈕，Visual C#提供了兩種設定條件的方式：

圖 5-14 設定中斷點條件

「為 True」：程式師必須在圖 5-14 之文字方塊填入條件運算式，當運算是由 False 改變為 True 時，程式才在該中斷點進入中斷。請看下例：

// ㆒個執行㆒千次的迴圈

for (int i=0; i<1000; i++)

{

…(略)

Result = Cal(X, Y);

}

如果我們希望將程式中斷在第九百九十九個迴圈，觀察此時的 Result 變數值，怎麼辦？難道要使用 F11（逐步執行），自己追蹤這個迴圈九百九十九次嗎？如圖 5-14 所示，當 Visual C#偵測到「I=999」成立時，會自動在變數「I」所在的程序中進入中斷模式，我們便可以觀察程序中其他變數的值。

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「已變更」：程式師必須在圖 5-14 之文字方塊填入運算式，當運算式的值改變，程式才進入中斷。這種監看方式之原理，與上一個「為True」之監看方式十分類似，但「已變更」可以應用的範圍更加廣泛。應用的時機很簡單，當我們覺得某個變數的值，一開始設定為五，程式執行中「應該」不變，不知道在什麼時候竟然變成了十，這時候，把這個變數填入圖 5-14 之文字方塊，並設定中斷條件為「已變更」，我們就可以抓到變數改變的剎那，進而找出作怪之所在了。

以「叫用次數」設定進入該㆗斷點時機

按下圖 5-13 中的「叫用次數」鈕，我們可以由「叫用次數」來設定在該中斷點中斷的時機。

圖 5-15 設定「叫用次數」

在圖 5-15 中，我要求除錯器在該中斷點叫用次數達 999 次後，才進入中斷，這與之前 for 迴圈的例子，有異曲同工之妙。

使用 Debug 物件與「輸出」視窗

Debug 物件與「輸出」視窗在 Visual C#除錯界裡算是組你濃我濃的角色，為什麼我把「老大」放在這麼後面呢？這麼做是從讀者的角度來考量的。對初學者而言，有「監看式」，有「逐步執行」，有「不進入函式」，有「執行至游標處」等等，蟲兒應該已經無所遁逃，乖乖繳械壯烈成仁矣！若把「Debug」太早搬出來說，似乎有練功不成、走火入魔的嫌疑。

底下讓我們來瞧瞧「Debug」與「輸出」視窗能為我們做些什麼！