今天给大家介绍的内容,无关乎任何功能性开发技术,但又对开发的效率影响至深,这就是调试技术。
何为调试呢,比如我们用 print
函数在指定位置进行输出,来定位某些节点的变量内的取值:
let result = parseJSON("[1,2,3]");
print(result);
result = parseJSON("error");
print(result);
相信我们大家看到类似这样的代码都不会陌生,估计为开发者朋友都会或多或少的用这样的方式对程序进行调试。
这种方式有它的方便之处,就是我们不需要太多思考,需要跟踪某些地方的时候,直接输出就可以得到调试信息了。但这样做也有它的弊端,就是我们每次这样调试,都要反复的编译,运行,然后写进新的 print
语句,再继续编译,运行。反复的编译,运行会比较消耗时间。并且我们再调试完之后,很容易会忘记将调试语句删除,导致很多输出语句遗留再代码中,随着项目的长期进展后,这样会对项目后期的调试造成很多干扰。
而且,当我们想再次调试这段区域的时候,我们不得不再次写上这些输出语句。而有时对于稍微复杂一些的调试场景,print
输出这样的方式,往往还不能太好的应对。
那么有什么办法能解决这些麻烦呢,那就是调试技术,调试器几乎在大多数现代的开发环境中都会有,所以,iOS 开发也不例外,Xcode 环境为我们提供的对应调试工具就是 LLDB。
初识 LLDB
LLDB 就是 XCode 为我们提供的调试工具。那么说了这么多,到底什么是调试工具呢? 也许说调试器你可能会感到比较陌生,但说到断点,相信你就会听着比较耳熟了。我们还以刚才我们提到的代码为例:
我们在第 23 行左边点击了一下,就创建了一个断点,这时我们再运行这个应用的时候,程序运行到这里就会被断点拦截:
并且在 Xcode 的命令行区域,显示了 (lldb) 提示符。
基本调试操作
我们回到最初的问题,如果不使用 print 输出,我们怎么能得到 result 的值呢,这就是我们要讨论的断点调试机制了,我们先看一下 XCode 底部调试区域的几个按钮:
- 第一个按钮是继续的意思,会让程序从断点处恢复,继续往下运行,我们点了这个按钮后,应用就会恢复正常运行状态。
- 第二个按钮是(Step Over),单步执行的意思,每点这个按钮一次,程序就会从我们断点开始的地方,向下执行一步。
- 第三个按钮是 (Step In),进入执行的意思,简单来说就是如果我们当前的断点在一个函数调用上,把么断点会继续进入这个函数的内部进行调试。
- 第四个按钮是(Step Out),跳出的意思, 就是如果我们当前再一个函数中,它会跳出当前的函数,回到函数的调用处。
恩。。你说了这么多,完全听不懂啊
没关系,我们一一道来,还是回到我们最初的需求,我们的断点现在停在给 result
变量赋值的这条语句中,断点所在位置的语句是还没有被执行的,所以我们需要点一下 Step Over 按钮(也就是我们刚才列出的四个按钮的第二个),让程序执行一行代码。
执行完这行代码后,我们的 result
变量就被赋值完成了。那么问题来了,我们怎么得到 result
变量中得内容呢?
还记得我们的 LLDB
命令行么,我们使用一个叫做 po
的命令,就可以取到这个变量:
现在,我们使用 LLDB
命令达到了和 print
语句同样的效果,得到了 result
变量的取值。那么问题又来了,这样做有什么好处呢,怎么感觉比直接使用 print
输出更麻烦了呢?
下面我就来告诉大家原因。
LLDB 探索之旅
LLDB
为我们提供了很多方便使用的命令,我们再 LLDB
命令行中,输入 help
命令即可看到这些命令的帮助信息:
Debugger commands:
apropos -- Find a list of debugger commands related to a particular
word/subject.
breakpoint -- A set of commands for operating on breakpoints. Also see
_regexp-break.
command -- A set of commands for managing or customizing the
debugger commands.
disassemble -- Disassemble bytes in the current function, or elsewhere
in the executable program as specified by the user.
expression -- Evaluate an expression (ObjC++ or Swift) in the current
program context, using user defined variables and
variables currently in scope.
frame -- A set of commands for operating on the current thread's
frames.
...............
这里我们看到了 LLDB 命令的列表,要想获得某个命令更详细的帮助,我们开可以输入 help 命令名
, 比如我们输入 help expression
:
help expression
Evaluate an expression (ObjC++ or Swift) in the current program context,
using user defined variables and variables currently in scope. This
command takes 'raw' input (no need to quote stuff).
Syntax: expression <cmd-options> -- <expr>
Command Options Usage:
expression [-AFLORTg] [-f <format>] [-G <gdb-format>] [-l <language>] [-a <boolean>] [-i <boolean>] [-t <unsigned-integer>] [-u <boolean>] [-v[<description-verbosity>]] [-d <none>] [-S <boolean>] [-D <count>] [-P <count>] [-Y[<count>]] [-V <boolean>] -- <expr>
expression [-AFLORTg] [-l <language>] [-a <boolean>] [-i <boolean>] [-t <unsigned-integer>] [-u <boolean>] [-d <none>] [-S <boolean>] [-D <count>] [-P <count>] [-Y[<count>]] [-V <boolean>] -- <expr>
就得到了关于 expression
命令的介绍。
基本情况就说这么多,那么咱们就来实践一下,体验一下 LLDB
的强大之处。
我们来看一个更强大的命令 expression
, 我们来看一下它的描述:
Evaluate an expression (ObjC++ or Swift) in the current program context,
using user defined variables and variables currently in scope. This
command takes 'raw' input (no need to quote stuff).
翻译一下哈,意思就是在当前程序环境中,执行任何的表达式,并且可以定义和操作已存在的变量。
怎么样,让我说的更具体吧,有了 LLDB
我们不但可以在断点处输出某个变量的值,我们还可以修改甚至重新定义某些变量的值。
咱们开始吧,将我们刚才的程序做一下修改:
var result = parseJSON("[1,2,3]");
if result?.count == 0 {
print("No Data");
}else{
print(result);
}
我们这里对 result
变量进行了判断,并进行了分别的输出。下面我们以让将断点设置到第一个语句上,然后运行程序。再断点处我们用 po
命令来打印出 result
的值。
这时候,result
中的值,应该是解析后的 JSON
数组。所以我们恢复程序执行后,接下来的 if
判断会走第二个分支,输出 result
中的内容。
那么如果我们在刚才断点时候,运行这个命令呢:
e result = []
这里我们将 result
的值修改为一个空数组,然后我们继续程序,接着你会发现,下面的 if
判断走了第一个分支,也就是说我们在断点处对变量进行的修改,是对全局程序生效的。
怎么样这个能力是我们之前的调试方法不能达到的吧~
我们上面的 e 命令是 expression 命令的缩写,详情可以参考 LLDB help 命令的帮助。
控制流快捷命令
我们继续探索,还记得前面我们提到的几个控制流按钮吗,也就是这张图片:
在 LLDB 命令行中,对于每个流程控制按钮都有相应的命令。
-
n
命令,代表 Step Over 操作。 -
s
命令,代表 Step Into 操作。 -
finish
命令,代表 Step Out 操作。 -
c
命令,代表恢复程序执行操作。
我们还是以这个程序为例,这次我们使用控制流命令来进行操作:
我们运行这个程序,然后在断点检测到时,按照下面的顺序输入 LLDB 命令:
s
n
n
c
我们第一个输入的 s
命令,会步入 parseJSON
函数的调用,然后断点就会进入 parseJSON
函数中。随后,我们又输入了 n
命令,由于 parseJSON
中只有一个 return
语句,那么控制流就会跳出 parseJSON
函数体,重新回到开始处。紧接着我们再次输入 n
命令,这时候程序就会将 parseJSON
的结果赋值给 result
。最后我们按下 c
命令,来恢复程序的执行。随后的 if 判断中就会按照相应的条件输出内容了。
怎么样,这样操作起来就比较方便了,我们不必用鼠标点来点去了,完全用键盘敲命令就可以完成控制流的操作了。
另外,除了这些,还有一个更加实用的控制流语句 thread return
。这个命令很有意思,它不但可以使当前的函数返回,而且还可以任意修改当前函数的返回值,而不管传进来的参数如何。比如我们有这样一个函数:
func add(a:Int, b:Int) -> Int {
return a + b;
}
如果断点进入这个函数体的时候,我们执行了 thread return 3
命令,那么不管这时候传进来的两个参数是什么,这个函数都会退出执行,并返回我们指定的值 3
。
恩。。 这点还是有些神奇的~
断点创建命令
我们除了通过用鼠标在代码行的左边点击的方式创建断点以外,我们还可以使用 LLDB 来创建断点,比如要创建一个我们之前这样的断点:
我们可以输入这样一条命令:
(lldb) breakpoint set -f ViewController.swift -l 28
Breakpoint 2: where = Example`Example.ViewController.viewDidLoad (Example.ViewController)() -> () + 478 at ViewController.swift:29, address= 0x000000010f74f61e
输入命令后,紧接着会有一行输出,告诉我们断点创建成功,并且显示了创建的新断点的位置等基本信息。
这个命令也有简写形式:
b ViewController.swift:28
我们还可以将断点直接设置到函数上,假设我们有这样一个函数:
func add(a:Int, b:Int) -> Int {
return a + b;
}
我们还可以这样设置断点:
b add
这样就将断点设置再了 add
函数调用的开始位置。
我们开可以设置符号断点,比如这样:
b -[NSArray objectAtIndex:]
这个断点会将所有对于 NSArray 的 objectAtIndex
方法的调用设置为断点。这里包括我们开发者对它的调用,以及系统框架内部对它的调用。符号断点对于调试是一个很好用的工具,它能够跟踪那些我们引用的系统库中的代码出现的问题。
我们还可以对已经创建的断点设置激发条件:
我们上面设置的条件表示,只有在 result
的 count
属性等于 0 的时候,断点才会被激发。
是不是觉得 LLDB
有点意思了呢。
刚才这一长串,给大家介绍了很多 LLDB 的基础内容,相信大家对 LLDB 已经有了一个整体的了解。
开始探险
那么现在我们就来用 LLDB
完成一些更加有意思的事情吧。
我们首先创建一个示例项目:
项目类型选择 Single View Application
然后点击 Next, 项目信息中的 Language 选择 Swift:
点击 Next 然后出现项目存储位置的选择,选择一个你自己的存储位置。接下来我们在 Main.storyboard 中拖放一个 Button 放到右上角:
随后,我们按住 Option
键,然后点击 ViewController.swift 文件,可以在设计界面旁边打开辅助界面。打开后,我们按住 Control
键,然后将我们刚刚创建的按钮拖动到代码视图中:
然后松开鼠标按键,我们就会看到一个弹出菜单:
我们将 Connection 的类型选择为 Action, Name 输入为 buttonClicked
,其他不用更改,然后点击 Connect 按钮。这样就完成了按钮事件的创建。
接下来,我们运行应用,就可以看到这样的界面了:
一切就绪,现在就可以展开我们的 LLDB 大法啦~
其实我们还可以不通过断点的方式来打开 LLDB 命令行,在我们先将程序运行起来,然后我们看一下调试区域的按钮:
注意下,蓝色的断点开关按钮右边还有一个暂停按钮,我们只需要点这个暂停按钮,就可以进入 LLDB 命令行调试状态。因为 LLDB 在 Xcode 运行中是一直驻留在后台的,所以我们其实是可以在任何时间都可以启动 LLDB 命令行的。
打开 LLDB 命令行后,我们可以输入这个命令,打印出当前的视图层级(又学一招~):
(lldb) po [[[UIApplication sharedApplication] keyWindow] recursiveDescription]
<UIWindow: 0x7ffcd2f0f1e0; frame = (0 0; 375 667); gestureRecognizers = <NSArray: 0x7ffcd2f10170>; layer = <UIWindowLayer: 0x7ffcd2f0ea80>>
| <UIView: 0x7ffcd2c6dc10; frame = (0 0; 375 667); autoresize = W+H; layer = <CALayer: 0x7ffcd2c17f10>>
| | <UIButton: 0x7ffcd2c6dfc0; frame = (20 62; 78 30); opaque = NO; autoresize = RM+BM; layer = <CALayer: 0x7ffcd2c6bc10>>
| | | <UIButtonLabel: 0x7ffcd2f15af0; frame = (16 6; 46 18); text = 'Button'; opaque = NO; userInteractionEnabled = NO; layer = <_UILabelLayer: 0x7ffcd2f16120>>
| | <_UILayoutGuide: 0x7ffcd2c6fae0; frame = (0 0; 0 20); hidden = YES; layer = <CALayer: 0x7ffcd2c6faa0>>
| | <_UILayoutGuide: 0x7ffcd2c70740; frame = (0 667; 0 0); hidden = YES; layer = <CALayer: 0x7ffcd2c6d3d0>>
大家仔细看一下,每个视图的标识中,都有一个 16进制的字符串,代表这个视图的 ID,比如这个:
UIView: 0x7ffcd2c6dc10
这个 ID 的作用非常的强大,得到了这个 ID, 我们就可以通过这个命令来得到这个视图的引用了:
(lldb) e id $view = (id) 0x7fbd71432590
简单解释下,通过 expression命令(这里用缩写形式 e
),我们用 View 的 ID 值取得了这个 View 引用,并将它保存到 $view 变量中。
我们得到了引用之后,就可以对这个视图进行很多的操作了,比如我们可以在运行时改变这个视图的背景色:
(lldb) e (void) [$view setBackgroundColor:[UIColor redColor]]
当然,我们运行完这条命令,界面上不会马上反应出来,我们还需要调用这个命令刷新一下:
(lldb) e (void)[CATransaction flush]
这样,我们在看一下我们运行的程序,主界面的背景色变成红色了吧。
我们甚至还可以用它来找到某些控件上添加的事件,我们找到我们自己添加的 UIBUtton 的 ID:
UIButton: 0x7ffcd2c6dfc0
然后运行下面的命令:
(lldb) e id $button = (id) 0x7ffcd2c6dfc0
(lldb) po [$button allTargets]
{(
<lldb.ViewController: 0x7feff2d67330>
)}
我们得到 UIButton 的引用后,然后又输出了他的 allTargets
属性,得到了这个 UIButton 所对应的事件 target
对象的地址,接下来我们再用刚刚得到的这个 target
地址获取它的 action
属性:
(lldb) po [$button actionsForTarget:(id)0x7feff2d67330 forControlEvent:0]
<__NSArrayM 0x7feff2c22350>(
buttonClicked:
)
我们这样就得到了,这个按钮所对应的方法名了。那么接下来,我们可以在这个方法上设置断点,或者用 LLDB 的运行时能力替换这个方法的实现等等。总之,对于我们调试应用来说,LLDB 是一个非常强大而高效的工具。这里只介绍了它的冰山一角,关于更多的内容,大家可以使用 help
命令,进行深入的研究。相信大家发挥聪明才智,能够发现更多它的强大之处。
一点点延展,关于 Chisel
最后,再给大家延展一下。LLDB 本身的命令系统非常健壮,并且它还支持 Python 的脚本扩展,这样它又有了很不错的扩展性,我们可以根据自己的需要来扩展自己的脚本。
Chisel 正是 LLDB 扩展的一个典型例子,这是由 Facebook 团队开发的一个开源的 LLDB 的 Python 扩展集合,它再 LLDB 命令的基础上,又为我们提供了更加方便的操作接口。
比如我们要打印当前的视图层级,如果用 LLDB 原生的命令,我们需要这样:
(lldb) po [[[UIApplication sharedApplication] keyWindow] recursiveDescription]
而 Chisel 为我们提供了更简洁的接口:
(lldb) pviews
同样的,这条用于刷新显示的命令:
(lldb) e (void)[CATransaction flush]
Chisel 也为我们提供了简便的接口:
(lldb) caflush
这里只给大家做一个简单的介绍,关于 Chisel 的更多内容,大家可以参看它的主页:https://github.com/facebook/chisel
LLDB 自身完善的命令行系统,以及它的扩展能力,都成为提升我们开发效率的利器。正确的使用好调试工具,一定会帮助我们快速的解决更多的问题。
现在,通过 help 命令,来开始对 LLDB 命令行的探索吧,相信你能在这里发现更多的宝藏。