全域變數的使用與資料斷點調試 (2007-05-19 15:42:03)
先前參與的項目，雖然使用的是面向過程的C語言，但軟體架構設計，模組的封裝，資料處理獨立於菜單實現等等，使得軟體具有物件導向的優點。物件導向可以使我們盡量的避免使用全域變數。因為學校的老師，公司的前輩都在強調全域變數在面向過程中的隱患。而如今我接手的項目，裡面卻使用了很多全域變數，軟體完全是面向過程的設計方法。突如其來的這麼多全域變數，讓人感覺不適應，而恰恰讓我遇上了一次全域變數帶來的問題。記錄和總結一下問題的解決過程。
在處理一個問題的時候，發現一個全域變數（char TempStatus；）的值偶爾出現不是我所期望的，於是向前追溯，找到最後一個指派陳述式 TempStatus ＝ 1；在這一過程中沒有再修改過，在賦值後加列印，竟然出現前後連續兩個printf輸出的該變數的值不一樣的情況，更別說後面再用了。出現這樣的情況，有兩種可能，一是該全域變數在別的進程中被修改了；二是與該全域變數地址接近的某個全域變數出現越界了。要是第一種情況還比較好處理，如果是第二中情況，那就非常棘手了。
先排除第一種情況，要確認是否是在別的進程被修改了，就需要確認在什麼地方修改的。搜尋該全域變數，好傢夥，出來一大螢幕，汗！！看一邊都得半天，要在每個地方加一個printf逐一排除，那得多長時間啊，鬱悶！思路受阻。此時不禁懷戀set與get的好，你說要是寫上以下這樣的兩個函數給別的地方調用該多好啊！
void SetTempStatus（char val）
｛
TempStatus ＝ val；
｝
void GetTempStatus（voild）
｛
return TempStatus；
｝
同時將TempStatus 定義為static char TempStatus；在要用的時候調用get函數，在要賦值的地方調用set函數。這樣一來，我要確定是否有別的地方修改就只要在set函數裡面加個printf就可以了，確定是被別的地方修改後只要在set函數裡面加個斷點，一單步就立刻定位修改的地方了。多簡單！可實際項目中並沒有這樣設計，沒辦法了。
那就排除溢出情況吧。一般溢出都是該全域變數前的變數越界操作引起。於是找到該變數定義的地方：
int iDataSize；
char TempStatus;
unsigned int DataLen;
struct_table DataTable[40]={0};
stuct_table1 DataTable1[20];
前面是一個整形資料，出現越界操作的不太可能，莫非是後面的數組？一搜尋，又是一大屏，而且難度更大，你不知道它什麼時候在什麼地方出現越界溢出，汗，汗！！！
就這樣整整鬱悶了大半天，沒法確定問題的根源，也就沒法徹底解決問題，毫無進展。腦門子冒汗了，休息休息再說，還別說有的時候無路可走了，放鬆一下回來真有豁然開朗的感覺。全域變數的值不是我期望的，而我自己沒有做賦值，那肯定就是被修改了，不管是什麼原因，最終就是要確定它在什麼地方被修改的。於是想到了，項目方案的一個視覺化檢視裡面有一個資料斷點（DataBreakpoint）的功能，也許使用這一功能也許就能找到意外修改的地方。
視覺化檢視在工作中很少有同事用，資料斷點就更少有人用。這也是我第一次用，憑藉一點理解試一下。理解中資料斷點，應該是對某一變數的地址所對應的空間進行監控，一旦該地址對應的空間被修改，就會立即產生中斷，並將程式的運行指標指向修改的語句。由此肯定能確定問題所在。
因為全域變數在很多地方都有賦值，如果一開始就給該變數設資料斷點（DataBreakpoint），肯定會產生很多中斷。而我只需要關注該變數在我賦值以後的變化情況，由此在我的指派陳述式TempStatus ＝ 1；處先設一個代碼斷點（Code Breakpoint）讓程式先運行到這裡，然後設定該變數的資料斷點，讓程式繼續運行，這個時候一個很奇怪的中斷出現了，程式的運行指標指在語句 DataTable1[iIndex].value = 0;程式在一個毫不相干的指派陳述式中斷了，那肯定是數組DataTable1越界修改了TempData對應的空間，喜！再看該數組的下標，竟然是-1。問題找到了，再看看該語句所在的函數：
int GetDataIndex(char data)
{
.....
for(i=0;i<DataLen;i++)
{
if(DataTable[i].value == data)
return i/2;
}
return -1;
}
void CreateTable（void）
｛
int iIndex;
........
iIndex = GetDataIndex(data);
.........
DataTable1[iIndex].value = 0;
｝
一看問題出來了，函數CreateTable（）沒有對變數iIndex作出錯處理，在iIndex出錯等於-1時導致後續的資料越界操作。向前越界結構體stuct_table1的大小，剛好使得value指向了TempStatus。問題解決就很容易了，只要將函數改成：
void CreateTable（char data）
｛
int iIndex;
........
iIndex = GetDataIndex(data);
if(-1 == iIndex)
return;
.........
DataTable1[iIndex].value = 0;
｝
往往是這樣，找問題的根源要用九牛二虎之力，而解決問題只需吹灰之力；
解決了問題，回過頭來，看看變數的定義。TempStatus 和DataTable1之間還隔了一個很大的數組，他兩怎麼會“勾搭”上的？做個實驗，列印這些變數的地址，發現數組DataTable的地址與其他幾個有很大區別，有同事說，是因為它被初始化賦初值了，跟其他幾個全域變數不在一個地區。這樣也就好理解為什麼DataTable1能夠跨過一個大數組跟TempData扯上關係。
問題解決了，總結一下。一：還是要強調盡量避免使用全域變數，如果非用不可，畢竟還是面向過程設計，應該想到使用set和get，並用static定義加以限制。這樣可以減少不少的麻煩，也便於以後尋找問題；二，就是要確保函數的健壯性，要有意識的去考慮出錯的情況，並做出正確的處理。這樣的處理是非常有必要的，往往一些隱患就在於沒有對出錯情況做出正確的處理；三，就是資料斷點的使用，這是個好東西，第一次使用就深深體會了它的好。
（註：這裡用到的代碼非實際代碼，只是為說明問題，出之隨意）
