C++多線程調(diào)試和測(cè)試的注意事項(xiàng)
在一個(gè)程序中，這些獨(dú)立運(yùn)行的程序片斷叫作“線程”（Thread），利用它編程的概念就叫作“多線程處理”。利用線程，用戶可按下一個(gè)按鈕，然后程序會(huì)立即作出響應(yīng)，而不是讓用戶等待程序完成了當(dāng)前任務(wù)以后才開始響應(yīng)。
在上次的帖子聊了C++多線程的跨平臺(tái)問(wèn)題，后來(lái)感覺意猶未盡。今天順便說(shuō)一下開發(fā)C++多線程應(yīng)用程序時(shí)，有關(guān)調(diào)試和測(cè)試的一些注意事項(xiàng)。下面這些注意事項(xiàng)主要是針對(duì)C++，不過(guò)有些對(duì)于其它的語(yǔ)言也適用。
一、關(guān)于設(shè)置斷點(diǎn)和單步執(zhí)行
很多同學(xué)非常依賴于調(diào)試器的斷點(diǎn)功能和單步功能。這在單線程情況下倒還好（不過(guò)有些單線程但涉及GUI的程序，也會(huì)有點(diǎn)麻煩）。至于多線程程序的調(diào)試，這兩種手段簡(jiǎn)直就是噩夢(mèng)的開始。多線程造成的主要問(wèn)題大都和競(jìng)態(tài)條件（Race Condition，詳細(xì)解釋看“這里 ”）有關(guān)。
而設(shè)置斷點(diǎn)或單步跟蹤可能會(huì)嚴(yán)重干擾 多線程之間的競(jìng)爭(zhēng)狀態(tài)。導(dǎo)致你看到的是一個(gè)假象。比如本來(lái)有兩個(gè)線程并發(fā)執(zhí)行，存在某些不和諧的Bug（由競(jìng)態(tài)引起）。一旦你在某一個(gè)線程設(shè)置了斷點(diǎn)，該線程在斷點(diǎn)處停住了，只剩下另一個(gè)線程在跑。這時(shí)候，并發(fā)的場(chǎng)景已經(jīng)完全被破壞了，你通過(guò)調(diào)試器看到的可能 是一個(gè)和諧的場(chǎng)景。
稍微跑一下題。這很類似量子力學(xué)的“測(cè)不準(zhǔn)原理”，觀測(cè)者的觀測(cè)行為干擾了被測(cè)量的客體，導(dǎo)致觀測(cè)者看到的是一個(gè)干擾后的現(xiàn)象。
二、關(guān)于Log輸出
既然斷點(diǎn)和單步不好用。那咋辦捏？一個(gè)替代方案是輸出log日志。它可以有效減輕斷點(diǎn)和單步所導(dǎo)致的（針對(duì)競(jìng)態(tài)條件的）副作用。
1、傳統(tǒng)Log機(jī)制的問(wèn)題
傳統(tǒng)的log輸出主要是打印到屏幕或者輸出到文件。對(duì)于C++而言，標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)內(nèi)置的類和函數(shù)（比如cout、printf、fputs）可能會(huì)有線程安全的問(wèn)題（和編譯器的具體實(shí)現(xiàn)有關(guān)）。尤其是標(biāo)準(zhǔn)流類庫(kù)（iostream）的八個(gè)全局對(duì)象，更是要小心慎用。輕則輸出的log文本混雜，重則導(dǎo)致程序崩潰。
鑒于上述原因，應(yīng)該盡量使用第三方線程庫(kù)內(nèi)置的log機(jī)制來(lái)搞定log輸出功能。比如ACE內(nèi)置的ACE_Log_Msg等。
2、Log函數(shù)要短小精悍
很多情況下，我們會(huì)包裝一個(gè)公用的函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)log輸出功能。然后在該函數(shù)內(nèi)部調(diào)用線程庫(kù)的log類/函數(shù)。為了不影響線程的競(jìng)態(tài)條件，這個(gè)log函數(shù)要盡可能簡(jiǎn)單輕便：不要涉及太多雜七雜八的瑣事、千萬(wàn)別進(jìn)行耗時(shí)的操作、盡量不操作一些全局的變量。
3、Log的副作用
不過(guò)捏，即使log函數(shù)再短小精悍，也還是有可能影響競(jìng)態(tài)條件（畢竟log也有開銷，也要消耗CPU時(shí)間）。
萬(wàn)一競(jìng)態(tài)條件受到log的影響，那就比較棘手了。我以前就碰到過(guò)這種情況：加了log，程序沒有問(wèn)題；去掉log，程序隨機(jī)崩潰。這種情況一般有兩種可能：要么是log功能本身有問(wèn)題，要么是程序的競(jìng)態(tài)條件非常敏感（連log的開銷都會(huì)有影響）。
這時(shí)候你能依靠的就只有肉眼和人腦了。先把相關(guān)的代碼和文檔仔細(xì)看上幾遍（***再找其他有經(jīng)驗(yàn)的人一起Code Review），然后大家一起開動(dòng)腦筋使勁琢磨。
三、關(guān)于Debug版本和Release版本
C++程序經(jīng)常有Debug版本和Release版本的區(qū)別。有些時(shí)候，這也會(huì)導(dǎo)致一些多線程的問(wèn)題。
由于Debug版本包含了一些調(diào)試信息、啟用了某些調(diào)試機(jī)制（比如assert宏）。所以就可能 影響到多線程的競(jìng)爭(zhēng)狀態(tài)。在倒霉的時(shí)候，會(huì)碰上Debug版本工作正常，Release版本程序隨機(jī)崩潰。要避免這種情況，可以考慮下面兩個(gè)辦法：
1、放棄使用Debug版本
你可以干脆放棄使用Debug版本。在這種情況下，你需要考慮把諸如assert之類調(diào)試相關(guān)的宏替換成自己的一套宏，使得在非Debug版本下也可以生效。
2、兩種版本同步測(cè)試
使用此方法，程序員平時(shí)自測(cè)可以使用Debug版本，但是測(cè)試人員日常測(cè)試的必須是Release版本。具體的操作步驟可以利用每日構(gòu)建來(lái)輔助進(jìn)行（每日構(gòu)建的介紹參見“這里 ”）。一定要避免：在平時(shí)僅僅搞Debug版本的測(cè)試，等到發(fā)布前夕再制作Release版本。這種做法是非常危險(xiǎn)的！
四、關(guān)于測(cè)試的機(jī)器（硬件）
說(shuō)一個(gè)親身經(jīng)歷、印象深刻的事情。
當(dāng)年用ACE開發(fā)跨平臺(tái)程序的時(shí)候，公司內(nèi)的的開發(fā)環(huán)境和測(cè)試環(huán)境都是單CPU的機(jī)器。因?yàn)楫?dāng)時(shí)多核的機(jī)器還沒有面世，多CPU的機(jī)器又挺貴，公司沒舍得花錢配置。
軟件開發(fā)完之后，測(cè)試人員經(jīng)過(guò)幾輪回歸測(cè)試，也沒發(fā)現(xiàn)太大問(wèn)題。但是拿到客戶的環(huán)境中運(yùn)行，卻經(jīng)常會(huì)隨機(jī)性崩潰。因?yàn)椴荒茉诳蛻舡h(huán)境中Debug，自己的環(huán)境又死活沒問(wèn)題，開發(fā)組的幾個(gè)人只好充分發(fā)揮肉眼和人腦的功能（盯著代碼和設(shè)計(jì)文檔猛想）。經(jīng)過(guò)N長(zhǎng)時(shí)間，差點(diǎn)把腦袋想破，***才意識(shí)到客戶的機(jī)器是多CPU的。然后趕緊從其它部門借了一臺(tái)多CPU機(jī)器，裝上軟件調(diào)試，***查出是一個(gè)第三方庫(kù)有問(wèn)題。此事過(guò)后，我立即想出各種法子，去申請(qǐng)了幾臺(tái)多CPU機(jī)器給測(cè)試人員用。
由于上述的前車之鑒，所以我強(qiáng)烈建議：如果是開發(fā)多線程的應(yīng)用程序，盡量給每一個(gè) 編程人員和測(cè)試人員都配置多核/多CPU的機(jī)器。畢竟現(xiàn)在多核機(jī)器已經(jīng)很普及了，即使多CPU的機(jī)器，價(jià)格也還湊合。實(shí)在沒必要為了省那點(diǎn)小錢而引入開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)（不光會(huì)浪費(fèi)開發(fā)/測(cè)試人員的時(shí)間，還可能增加實(shí)施和維護(hù)的成本）。
原文地址：http://blog.csdn.net/program_think/archive/2009/04/10/4061801.aspx
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