Stamp of Software Debugging
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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第1篇 绪论

1955年,一个名叫Computer Usage Corporation(CUC)的公司诞生了,它是世界上第一个专门从事软件开发和服务的公司。CUC公司的创始人是Elmer Kubie和John W. Sheldon,他们都在IBM工作过。从当时计算机硬件的迅速发展中,他们看到了软件方面所潜在的机遇。CUC的诞生标志着一个新兴的产业正式起步了。

与其他产业相比,软件产业的发展速度是惊人的。短短50几年后,我们已经难以统计世界上共有多少个软件公司,只知道一定是一个很庞大的数字,而且这个数量还在不断增大。同时,软件产品的数量也达到了难以统计的程度,各种各样的软件已经渗透到人类生产和生活的各个领域,越来越多的人开始依赖软件工作和生活。

与传统的产品相比,软件产品具有根本的不同,其生产过程也有着根本的差异。在开发软件的整个过程中,存在非常多的不确定性因素。在一个软件真正完成之前,很难预计它的完成日期。很多软件项目都经历了多次的延期,还有很多中途夭折。直到今天,人们还没有找到一种有效的方法来控制软件的生产过程。导致软件生产难以控制的根本原因是来源于软件本身的复杂性。一个软件的规模越大,它的复杂度也越高。

简单来说,软件是程序(program)和文档(document)的集合,程序的核心内容便是按一定顺序排列的一系列指令(instruction)。如果把每个指令看作一块积木,那么软件开发就是使用这些积木修建一个让CPU(中央处理器)在其中运行的交通系统。这个系统中有很多条不同特征的道路(函数)。有些道路只允许一辆车在上面行驶,一辆车驶出后另一辆才能进入,有些道路可以让无数辆车同时在上面飞奔。这些道路都是单行道,只可以沿一个方向行驶。在这些道路之间,除了明确的入口(entry)和出口(exit)之外,还可以通过中断和异常等机制从一条路飞越到另一条,另一条又可以飞转到第三条或直接飞回到第一条。在这个系统中行驶的车辆也很特殊,它们速度很快,而且“无人驾驶”,完全不知道会跑到哪里,唯一的原则就是上了一条路便沿着它向前跑……

如果说软件的执行过程就好像是CPU在无数条道路(指令流)间飞奔,那么开发软件的过程就是设计和构建这个交通网络的过程。其基本目标是要让CPU在这个网络中奔跑时可以完成需求(requirement)中所定义的功能。对这个网络的其他要求通常还有可靠(reliable)、灵活(flexible)、健壮(robust)、易于维护(maintainable),可以简单地改造就能让其他类型的车辆(CPU)在上面行驶(portable)……

开发一个满足以上要求的软件系统不是一件简单的事,通常需要经历分析(analysis)、设计(design)、编码(code)和测试(test)等多个环节。通过测试并发布(release)后,还需要维护(maintain)和支持(support)工作。在以上环节中,每一步都可能遇到这样那样的技术难题。

在软件世界中,螺丝刀、万用表等传统的探测和修理工具都不再适用了,取而代之的是以调试器为核心的各种软件调试(Software Debugging)工具。

软件调试的基本手段有断点、单步执行、栈回溯等,其初衷就是跟踪和记录CPU执行软件的过程,把动态的瞬间凝固下来供检查和分析。

软件调试的基本目标是定位软件中存在的设计错误(bug)。但除此之外,软件调试技术和工具还有很多其他用途。比如,分析软件的工作原理,分析系统崩溃,辅助解决系统和硬件问题等。

概而言之,软件是通过指令的组合来指挥硬件,既简单,又复杂,充满神秘与挑战。而软件调试是帮助人们探索和征服这个神秘世界的有力工具。

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