BUG心得

在《程序员，你会从 Bug 中学习么？》一文中，我写了我是怎样追踪这些年遇到的最有趣 bug 的。最近我重新浏览了这所有的 194 个条目（历时 13 年），看看我从这些 bug 中学到了学到了那些重要的经验教训。我分为编码、测试和调试三大类。

编码

这些都是过去给我带来棘手 bug 的问题：

1. 事件顺序

当处理事件时，问以下问题富有成效：事件是否可以以不同的顺序到达？如果没收到这些事件怎么办？如果事件在同一行出现两次怎么办？即使这通常不会发生，在系统的其他部分（或交互系统）中的bug也会导致它发生。

2. 处理太早

这是上述“事件顺序”中的一个特殊情况，但是它已导致了一些棘手的bug，所以它自成一派。例如，如果信令信息接收得过早，在配置和启动程序完成之前接收，许多奇怪的行为就会发生。另一个例子，当一个连接在被放入空闲列表之前就被标记为断开。当我们处理这个问题时，我们通常假设它处在空闲列表状态时被标记为断开（但是当时它为什么没有从这个列表上撤下？） 没考虑到事情有时发生过早是由于我们没有想到。

3.隐蔽故障

例如，一些最难找的的 bug 是由于出现了隐蔽故障而继续执行而不是给出错误的代码导致的。例如，系统调用（如绑定）返回未检查的错误代码。另一个例子：当遇到一个错误元素时，直接返回而不是给出错误的解析代码。调用在故障的状态下持续了一段时间，使得调试的难度加大。一旦故障被检测出，最好要及时返回这个错误。

4. If语句

含有多个条件的If语句（if (a or b)，尤其是当嵌套时，if (x) else if (y)），给我导致了许多 bug。即使If语句在概念上很简单，当它有多个条件需要追踪时，很容易出错。最近我尝试重新把代码写得简洁，避免出现复杂的If语句。

5. Else

有一些bug的产生是由于没有恰当地考虑如果条件为假，什么应该发生。在几乎所有的情况下，每个If语句都应该有个else部分。而且，如果你在If语句的一个分支中设置了一个变量，你也许应该在其他分支也设置该变量。与此相关的是标志（flag）被设定的情况。仅仅添加设定标志的条件很容易，但是容易忘了添加应该重新设定标志的条件。任由永久性设定的标志留在那里可能会在将来导致 bug。

6. 改变假设

一开始最难预防的许多bug是由不断变化的假设引起的。例如，最初仅仅只有一个客户，在这个假设下写了很多代码。后来某个时候，设计发生了变化，允许每天有多个客户事件。当这种情况发生，就很难改变受到新设计影响的所有情况。很容易找到显式依赖该变化的所有项，但是难的部分是，找到隐式依赖旧设计的所有情况。例如，可能有代码读取给定某一天的所有客户事件。一个隐式的假设可能是，结果集中元素的数量绝对不会大于客户数量。我没有好的方法可以预防这类问题，欢迎读者建议。

7. 日志记录

深入了解程序所做的任务是至关重要的，尤其是当逻辑复杂的时候。确保添加足够的（但也别太多）日志记录。那样你就能弄清楚为什么程序在执行它执行的任务。让一切运转良好时，它无关紧要。但是只要问题发生（这不可避免），你会很庆幸你添加了合适的日志记录。

测试

作为一名开发者，除非进行了测试，否则我不会说完成一项功能。起码这意味着每一行新代码或更改后的代码至少执行了一次。此外，单元测试或功能测试也很好，但不够。新功能还必须在类似产品的环境下进行测试和探究。唯有这样，我才可以说完成了一项功能。下面是 bug 在测试方面给予我的一些重要的经验教训：

8. 零（zero）和空（null）

务必要以零和空（合适的情况下）来进行测试。对于字符串而言，这意味着既指长度为零的字符串，又指内容为空的字符串。另一个例子：在发送任何数据（零字节）之前，测试 TCP 连接的断开。没有使用这些组合来测试是 bug 悄然出现的头号原因，我在测试时是原本可以发现这些 bug 的。

9. 添加和删除

新功能常常需要能够为系统添加新配置，比如说用于电话号码翻译的新配置文件。我们会自然而然的添加一个配置文件，来验证功能是否正常。然而，我发现很容易忘了还要测试配置文件的删除。

10. 错误处理

处理错误的代码常常很难测试。最好由自动测试来检查错误处理代码，但有时这不可能。这种情况下，我有时采用的一招就是，临时修改代码，让错误处理代码运行。要做到这一点，最容易的方法就是反转if语句，比如说将if语句由 error_count > 0反转为 error_count == 0。另一个例子是误拼数据库列名，让所需的错误处理代码运行。

11. 随机输入

另一种往往能够发现 bug 的测试方法是进行随机输入。例如，H.323 协议的 ASN.1 解码可处理二进制数据。通过发送有待解码的随机性字节，我们发现了解码器中的几个 bug。另一个例子是使用测试调用生成脚本，其中调用持续时间、回复延迟、第一方挂断等都是随机生成的内容。这些测试脚本暴露了无数 bug，尤其是接踵而至的事件引起的干扰。

12. 检查什么不该发生

通常测试包括检查一些需要的行为发生。但是很容易忽略他的对立面——检查不该发生的事确实没发生。

13. 自制工具

通常，我创建了自己的小工具来使测试更简易。例如，当我处理面向 VoIP 的 SIP 协议时，我写了一个小的脚本可以返回正标题和值。这个工具使得测试许多个别场景变得简单。另一个例子是可以调用 API 的命令行工具。从小的开始，逐渐添加一些需要的功能，我最终有许多有用的工具，写自己的小工具的优势是我得到我想要的功能。

在测试中要发现所有的bug几乎不可能。有一次，我在一种情况下，我对处理关联号码做了改变，包括两部分：路由地址前缀（总是相同），和从000到999的动态分配号码。问题是，当查找相关性时，动态分配的数字的第一个数字在查找之前被错误地删除。所以，不是寻找637之类的号码，你寻找的是37，而这个号码不在表中。这意味着，它一直寻找到100，所以前100个调用正常，而之余的所有900个调用失效。所以除非我在重新启动之前测试了100多次，否则在测试时发现不了这个问题。

调试

14. 讨论

在过去对我帮助最大的调试方法就是与同事讨论问题。我常常只要向同事描述问题，就足以认识到问题是什么。此外，即使同事不是很熟悉相应代码，常常也能給出好主意，表明哪里可能有问题。我在处理最棘手的 bug 时，与同事讨论特别有效。

15. 密切注意

往往是当调试一个问题很长时间时，是因为我做了错误的假设。例如，我认为这个问题发生在一个特定的方法中，事实上，这个问题甚至根本不会出现在这个方法中。或者抛出的异常并不是我认为的那个。或者我认为最新版的软件在运行，但它其实是较老的版本。因此，一定要验证细节，而不是假设。它使你容易看到你所期望看到的问题，而不是实际发生的问题。

16. 最近的一次改动

本该运行的程序停止了，它通常是由最后的一次变动导致。有一次，最近的一次变动仅仅是日志，但是日志中的一个错误导致了更大的问题。为了让诸如此类的回归更容易找到，有必要在不同的提交代码中实行不同的变更，并且要清楚说明变更。

17. 相信用户

有时当一个用户反馈问题时，我的本能反应是:这不可能，他们一定搞错了。但是我已经意识到我不应该这样做。我也不想这样，但更多次，事实证明他们报告的问题实际上发生了。所以这些天，我认真对待他们的反馈。当然，我仍然反复测试所有的一切被正确地设置了。但是我碰过好多情况下，之所以发生奇怪的问题，是由于不同寻常的配置或意料之外的使用，而我的默认假设是他们是对的，程序是错的。

18. 测试修复的效果

如果你已经修复了 bug，还需要再测试。首先运行修复前的代码，然后观察 bug。然后运用修复再次测试。现在 bug 的问题应该被消除了。继续这些步骤确保它确实是一个 bug，确保你的修复已经修复这个问题。简单但很必要。

其他心得

过去13年，我一直在记录我遇到的最棘手的bug，很多事情发生了改变。从小的嵌入式系统，到大的电信系统，网页系统都做过。我使用的语言包括 C++、Ruby、Java 和 Python，若干类的 bug 在我使用 C++ 的日子里就已经不再出现了。像堆栈溢出，内存损坏，字符串的问题以及某些形式的内存泄漏。

其他的问题，像回路错误和极端案例，我见的少得多，因为我单元测试了更多逻辑，但这并不意味着那里没有 bug。这篇文章总结的经验教训，帮助我在编码、测试和调试这三个阶段尽量减小破坏。如果你发现了其他的技巧或者有用的技巧来预防或者找到 bug，请在评论区留言。