iOS開發中如何合理地製造BUG，ios開發bug

iOS開發中如何合理地製造BUG，ios開發bug

什麼是BUG，簡單點說就是，程式沒有按照我們預想的方式運行。我比較喜歡把BUG分成兩類：

1. Crash掉的

2. 沒有Crash掉的

可能在平時的編程實踐中，往往簡單的把BUG與Crash基本等價了。而且我們很多精力也都放在解決Crash的Bug上面。而對於沒有Crash掉的BUG，似乎沒有過多的關注。但是，實際情況上那些讓人痛徹心扉的“天坑”往往是那些沒有Crash掉的BUG造成的，比如前一段時間OpenSSL心臟大出血。為什麼這麼說呢？且聽我慢慢道來。

如何合理地製造BUG

Crash掉的BUG，用程式的死證明了你的程式存在問題，你必須抓緊時間來解決程式的問題了。而沒有Crash掉的Bug，像是一個善於撒謊的人，偽裝成可以正常運轉的樣子，讓整個程式運行在一個不穩定的狀態下。雖然外表看起來好好地（沒有crash），但是裡子早就爛透了，一旦報露出問題往往是致命的，比如OpenSSL的心臟大出血。這就是前人總結的“死程式不說謊”。

Crash不可怕，可怕的是程式沒有Crash而是運行在一個不穩定的狀態下，如果程式還操作了資料，那帶來的危害將是災難性的。

所以放心的讓程式Crash掉吧，因為當他Crash掉的時候，你還有機會去修正自己的錯誤。如果沒有Crash，那就有可能要給整個程式和產品收屍了。因此合理製造“BUG”的原則之一，也是最大的原則就是：盡量製造Crash的BUG，減少沒有Crash的BUG，如果有可能將沒有Crash掉的Bug轉換成Crash的BUG以方便尋找。

NSAssert

這個應該都比較熟悉，他的名字叫做“斷言”。斷言（assertion）是指在開發期間使用的、讓程式在運行時進行自檢的代碼（通常是一個子程式或宏）。斷言為真，則表明程式運行正常，而斷言為假，則意味著它已經在代碼中發現了意料之外的錯誤。斷言對於大型的複雜程式或可靠性要求極高的程式來說尤其有用。而當斷言為假的時候，幾乎所有的系統的處理策略都是，讓程式死掉，即Crash掉。方便你知道，程式出現了問題。

斷言其實是“防禦式編程”的常用的手段。防禦式編程的主要思想是：子程式應該不因傳入錯誤資料而被破壞，哪怕是由其他子程式產生的錯誤資料。這種思想是將可能出現的錯誤造成的影響控制在有限的範圍內。斷言能夠有效保證資料的正確性，防止因為髒資料讓整個程式運行在不穩定的狀態下面。

關於如何使用斷言，還是參考《代碼大全2》中“防禦式編程”一章。這裡簡單的做了一點摘錄，概括其大意：

1. 用錯誤處理代碼來處理預期會發生的狀況，用斷言來處理絕不應該發生的狀況。

2. 避免把需要執行的代碼放到斷言中

3. 用斷言來註解並驗證前條件和後條件

4. 對於高健壯性的代碼，應該先使用斷言再處理錯誤

5. 對來源於內部系統的可靠的資料使用斷言，而不要對外部不可靠的資料使用斷言，對於外部不可靠資料，應該使用錯誤處理代碼。 而在IOS編程中，我們可以使用NSAssert來處理斷言。比如：

12345

- (void)printMyName:(NSString *)myName  {      NSAssert(myName == nil, @"名字不可為空！");      NSLog(@"My name is %@.",myName);  }

我們驗證myName的安全性，需要保證其不可為空。NSAssert會檢查其內部的運算式的值，如果為假則繼續執行程式，如果不為假讓程式Crash掉。

每一個線程都有它自己的斷言捕獲器（一個NSAssertionHanlder的執行個體），當斷言發生時，捕獲器會列印斷言資訊和當前的類名、方法名等資訊。然後拋出一個NSInternalInconsistencyException異常讓整個程式Crash掉。並且在當前線程的斷言捕獲器中執行handleFailureInMethod:object:file:lineNumber:description:以上述資訊為輸出。

當時，當程式發布的時候，不能把斷言帶入安裝包，你不想讓程式在使用者機器上Crash掉吧。開啟和關閉斷言可以在項目設定中設定assert ,在release版本中設定了NS_BLOCK_ASSERTIONS之後斷言失效。

儘可能不要用Try-Catch

並不是說Try-Catch這樣的異常處理機制不好。而是，很多人在編程中，錯誤了使用了Try-Catch，把異常處理機制用在了核心邏輯中。把其當成了一個變種的GOTO使用。把大量的邏輯寫在了Catch中。弱弱的說一句，這種情況幹嘛不用ifelse呢。

而實際情況是，異常處理只是使用者處理軟體中出現異常的情況。常用的情況是子程式拋出錯誤，讓上層調用者知道，子程式發生了錯誤，並讓調用者使用合適的策略來處理異常。一般情況下，對於異常的處理策略就是Crash，讓程式死掉，並且列印出堆棧資訊。

而在IOS編程中，拋出錯誤的方式，往往採用更直接的方式。如果上層需要知道錯誤資訊，一半會傳入一個NSError的指標的指標：

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- (void) doSomething:(NSError* __autoreleasing*)error{    ...    if(error != NULL)    {        *error = [NSError new];    }    ....}

而能夠留給異常處理的情境就極少了，所以在IOS編程中盡量不要使用Try-Catch。

（PS：見到過使用Try-Catch來防止程式Crash的設計，如果不是迫不得已，盡量不要使用這種策略）

盡量將沒有Crash掉的BUG，讓它Crash掉

上面主要講的是怎麼知道Crash的“BUG”。對於合理的製造“BUG”還有一條就是盡量把沒有Crash掉的“BUG”，讓他Crash掉。這個沒有比較靠譜的方法，靠暴力吧。比如寫一些數組越界在裡面之類的。比如那些難調的多線程BUG，想辦法讓他Crash掉吧，crash掉尋找起來就比較方便了。

總之，就是抱著讓程式“死掉”的心態去編程，向死而生。

如何尋找BUG

其實尋找BUG這個說法，有點不太靠譜。因為BUG從來都不需要你去找，他就在那裡，只增不減。都是BUG來找你，你很少主動去找BUG。程式死了，然後我們就得加班加點。其實我們找的是發生BUG的原因。找到引發BUG的罪魁禍首。說的比較理論化一點就是：在一堆可能的原因中，找到那些與BUG有因果性的原因（注意，是因果性，不是相關性）。

於是解決BUG一般可以分兩步進行：

1. 合理性假設，找到可能性最高的一系列原因。

2. 對上面找到的原因與BUG之間的因果性進行分析。必須確定，這個BUG是由某個原因引起的，而且只由改原因引起。即確定特定原因是BUG的充分必要條件。 找到原因之後，剩下的事情就比較簡單了，改代碼解決掉。

合理性假設

其實，BUG發生的原因可以分成兩類：

1. 我們自己程式的問題。

2. 系統內容，包括OS、庫、架構等的問題。 前者找到了，我們可以改。後者就比較無能為力了，要麼發發牢騷，要麼email開發商，最後能不能被改掉就不得而知了。比如IOS製作framework的時候，category會報方法無法找的異常，到現在都沒有解決掉。

當然，一般情況下導致程式出問題的原因的99.999999%都是我們自己造成的。所以合理性假設第一條：

首先懷疑自己和自己的程式，其次懷疑一切

而程式的問題，其實就是開發人員自己的問題。畢竟BUG是程式員的親子親孫，我們一手創造了BUG。而之所以能夠創造BUG，開發人員的原因大致有三：

知識儲備不足，比如IOS常見的null 指標問題，發現很多時候就是因為對於IOS的記憶體管理模型不熟悉導致。

錯心大意，比較典型的就是數組越界錯誤。還有在類型轉化的時候沒注意。比如下面這個程式：

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//array.count = 9for (int i = 100; array.count - (unsigned int)i > 10 ; ){    i++    .....}

按道理講，這應該是個可以正常執行的程式，但是你啟動並執行話是個死迴圈。可能死迴圈的問題，你改了很多天也沒解決。直到同事和你說array.count返回的是NSUInterge，當與無符號整形相間的時候，如果出現負值是回越界的啊。你才恍然大悟：靠，類型的問題。

邏輯錯誤

這個就是思維方式的問題，但是也是問題最嚴重的。一旦發生，很難尋找。人總是最難懷疑自己的思維方式。比如死迴圈的問題，最嚴重的是函數間的循環參考，還有多線程的問題。 但是慶幸的是絕大多數的BUG都是由於知識儲備不足和粗心大意造成的。所以合理性假設的第二條：

首先懷疑基礎性的原因，比如自己知識儲備和粗心大意等人為因素，通過這些原因尋找具體的問題。之後再去懷疑難處理的邏輯錯誤。 有了上面的合理性懷疑的一些基本策略，也不能缺少一些基本的素材啊。就是常見的Crash原因，最後我們還是得落地到這些具體的原因或者代碼上，卻找與BUG的因果性聯絡。

1. 訪問了一個已經被釋放的對象，比如：NSObject * aObj = [[NSObject alloc] init]; [aObj release]; NSLog(@”%@”, aObj); 

2. 訪問數組類對象越界或插入了Null 物件

3. 訪問了不存在的方法

4. 位元組對齊,(類型轉換錯誤)

5. 堆疊溢位

6. 多線程並行作業

7. Repeating NSTimer

合理性假設第三條：儘可能的尋找就有可能性的具體原因。

因果性分析

首先必須先說明的是，我們要找的是“因果性”而不是“相關性“。這是兩個極度被混淆的概念。而且，很多時候我們錯誤的把相關性當成了因果性。比如，在解決一個多線程問題的時候，發現了一個資料混亂的問題，但是百思不得其解。終於，有一天你意外的給某個對象加了個鎖，資料就正常了。然後你就說這個問題是這個對象沒有枷鎖導致的。

但是，根據上述你的分析，只能夠得出該對象枷鎖與否與資料異常有關係，而不能得出就是資料異常的原因。因為你沒能證明對象加鎖是資料異常的充分必要條件，而只是使用了一個單因變數實驗，變數是枷鎖狀態，取值x=[0，1],x為整形。然後實驗結果是枷鎖與否與資料異常呈現正相關性。

相關性：在機率論和統計學中，相關（Correlation，或稱相關係數或關聯絡數），顯示兩個隨機變數之間線性關係的強度和方向。在統計學中，相關的意義是用來衡量兩個變數相對於其相互獨立的距離。在這個廣義的定義下，有許多根據資料特點而定義的用來衡量資料相關的係數。

因果性：因果是一個事件（即“因”）和第二個事件（即“果”）之間的關係，其中後一事件被認為是前一事件的結果。 錯誤的把相關性等價於因果性。不止是程式員，幾乎所有人常見的邏輯錯誤。為了加深認識，可以看一下這篇小科普：相關性 ≠ 因果性。

因果性分析的首要問題就是，別被自己的邏輯錯誤欺騙，正確的分辨出相關性和因果性之間的區別。不要把相關性等價於因果性。

之後便是因果性分析的內容了，之前一直反覆說，因果性分析的目的就是確定特定原因是BUG發生的充分必要條件。那麼確定這個事情，就需要兩步：

1. 充分性證明

2. 必要性證明

關於充分性證明，這個基本上就是正常的邏輯推理。基本思路就是，能夠還原出BUG出現的路徑，從原因到BUG發生處的代碼，走了怎樣的函數調用和控制邏輯。確定了這個基本上就能夠證明充分性。一般情況下根據Crash的堆棧資訊能夠，非常直接的證明充分性。

關於必要性證明，這個就比較困難了。充分性和必要性的定義如下：當命題“若A則B”為真時，A稱為B的充分條件，B稱為A的必要條件。那麼必要性就是，BUG能夠作為導致BUG的原因的原因。這個說法比較拗口。換種說法，就是你得確認這個BUG能夠解釋原因，這個BUG就是而且只是這個原因造成的。

只有證明了充分必要性，才能算是真正找到了BUG的原因。

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