死循環測試

程序員最痛苦的事莫過於深陷於BUG的泥潭，我也沒少在這上面摔跤。這裏，我把自己的一些經驗教訓總結出來，涉及的內容包括死循環、死鎖、內存泄漏以及內存訪問錯誤等，如果能對朋友們有所幫助，那就再好不過了。不過，我不打算按照循序漸進的方式來撰寫這些文章，而是想到哪寫到哪，也許到最後纔會形成一個完整的系列。

不管是單線程還是多線程程序，死循環都算是相對比較容易解決的，但也有一些技巧在裏面，本節就將對這個問題作以簡單的總結。

如何判斷死循環

死循環是比較容易觀察出來的，其表象主要如下：

1. CPU佔用一直居高不下，從任務管理器看基本上一直處於100%狀態。

2. 程序長時間運行始終未能進入預期狀態。

另外，我們還可以從函數調用棧（Call Stack）和程序輸出的調試信息來判斷程序是否進入了死循環。

簡單程序的死循環調試方法

這裏所謂的簡單程序主要指單線程程序，其調試方法也很簡單，只需要單步跟蹤就行。對於VC6來說，在程序入口處設置一斷點（快捷鍵爲F9），然後F5調試運行，接着再使用F10或者F11單步跟蹤，你很容易定位發生死循環的地方。這些調試命令以及快捷鍵在Debug菜單下都有，我們只需熟悉它即可，其它調試器比如.NET的使用方法也和此類似。

爲了加快調試速度，我們可以先在自己認爲可能出現死循環地方的前後位置加上斷點，如果不能確定，那麼就在程序執行路徑上依次設置幾個斷點，然後F5運行。當程序到斷點停下來後再按F5，直到不能繼續前進爲止，那麼說明死循環出現在上一個斷點之後，記下其位置。接下來，去掉之前的所有斷點，再次調試運行，當執行到前面那個斷點後，再單步跟蹤。這是一種快速分段定位方法，適合於很多問題的調試。

複雜程序的死循環調試方法

這裏所謂的複雜程序主要指大型的多線程程序，死循環的發生往往是在程序運行過程中，有些情況還不是每次都發生，而是隻在某種特定條件下才出現。遇到這種情況，我們就應抓住機會，力爭一出現問題就將其抓住，爲此，首先要搭好測試環境，最好能夠調試運行程序，否則出現了問題也只能束手無策。

出現了死循環又如何定位呢？多線程程序有多條執行路徑，不像單線程程序那樣可以一次單步跟蹤到底，因此我們的首要任務是判斷是哪個線程出現了死循環。

爲此，我們需要藉助外部工具。這個工具不用到處找，Windows就有自帶。選擇“控制面板/管理工具”中的“性能”工具，如下圖：

沒有用過該工具的朋友可以先自行熟悉一下。在右側窗口中單擊右鍵，選擇“添加計數器”，或者直接單擊工具欄中的“+”按鈕，將會彈出一個設置窗口，其中的“性能對象”下拉菜單中給出了性能計數器的分類，左側列表框中則給出了相應的性能計數器，右側列表框則是監視對象。

爲了更好的講解調試過程，我們將以一個具體程序爲例。先使用VC6嚮導創建一個名爲InfiniteLoop的控制檯程序，其代碼如下：

#include <windows.h>
#include <process.h>
#include <stdio.h>

int g_loop = 1; // 循環控制標誌

unsigned __stdcall test_thread(void* ) // 測試線程
{
    unsigned int count = 0; // 循環計數
    while(g_loop)
    {
        //printf("loop: %d/n", count); // 該條語句將影響CPU佔用率
        ++count;
    }
    return 0;
}

int main(int argc, char* argv[])
{
    HANDLE hThread = NULL;
    unsigned dwThreadId = 0;
    printf("Press any key to start infinite loop, and do that again to stop it./n");
    system("pause"); // 暫停主線程，等待按鍵開始無限循環
    hThread = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, test_thread, NULL, 0, &dwThreadId); // 創建測試線程
    if(hThread == NULL) // 創建線程失敗
    {
        printf("Create thread failed!/n");
        return -1;
    }
    system("pause"); // 暫停主線程，等待按鍵結束無限循環
    g_loop = 0;
    WaitForSingleObject(hThread, INFINITE); // 等待測試線程結束
    CloseHandle(hThread); // 關閉線程句柄
    printf("Program exits now./n");
    return 0;
}

這是一個最簡單的多線程程序，主線程（即main函數）等待用戶按任意鍵創建一個測試線程，然後再次等待按任意鍵退出整個程序，而測試線程則是一個無限循環，它將使CPU的佔用率爲100%。

我們先打開前面的性能分析工具，然後F5調試運行程序。這裏，我們需要知道的是目標程序每個線程的CPU佔用情況，因此添加計數器時，性能對象選擇“Thread”，計數器選擇“% Processor Time”，監視對象選擇調試程序的兩個線程：“InfiniteLoop/0”和“InfiniteLoop/1”，注意這裏的數字0和1只是線程編號，跟線程ID和句柄沒有關係。見下圖：