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大学软件构建上册《代码调试与优化》练习题

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本单元考点（4 个）

调试的基本流程与策略断点、日志与调试工具的使用性能分析方法与瓶颈定位常见代码优化手段与应用原则

本单元练习题（27 题）

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1. 下列关于常见代码优化手段与应用原则的说法中，正确的是（　） A. 为了追求性能，应尽早对所有代码进行细节层面的手工优化 B. 循环不变量外提是指将循环体内不随迭代改变的计算移到循环之外 C. 优化时只需关注执行速度，内存占用和可读性可以完全忽略 D. 把所有函数都改为内联函数一定能提升程序整体性能

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2. 程序在特定输入序列下偶发输出错误。为定位原因并避免盲目修改，以下哪一项是最合理的调试策略？ A. 先重写可疑模块，再用原输入检查输出 B. 先构造并重复运行能触发错误的最小用例，再依据执行状态逐步缩小范围、验证假设，修复后回归测试 C. 先对全部模块进行性能优化，再观察错误是否消失 D. 先增加随机输入数量，若错误暂未出现便判定问题已解决

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3. 在使用调试工具定位程序错误时，若希望程序在运行到某一行代码时暂停执行，以便观察当时的变量取值，应在代码中对应位置设置____；若希望在不中断程序运行的情况下记录关键变量的取值变化，应在代码中添加____语句输出日志。

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4. 某服务上线后响应时间异常。开发团队先用采样式性能分析器（sampling profiler）对生产环境采集数据，再用插桩式分析器（instrumenting profiler）对关键函数计数。已知：生产环境采样数据显示 CPU 时间热点集中在函数 parse()，占总 CPU 时间的 70%；插桩后发现 parse() 每次请求被调用 1 次，单次平均耗时 2ms。团队据此决定优先优化 parse()。下列关于该瓶颈定位过程的说法正确的是：A. 采样分析器开销小、适合生产环境定位热点，插桩用于补充调用次数信息，该决策合理 B. 采样分析器会改变程序执行时序，结论不可信，应直接依据代码审查优化 C. 插桩分析器开销小，应仅凭插桩数据定位瓶颈 D. 热点集中在 parse() 说明 I/O 等待是主要瓶颈，应优先优化数据库

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5. 某程序在一组输入下出现间歇性错误。开发者保存了触发错误的输入，确认能够复现，并通过检查运行状态缩小了可疑代码范围；随后提出原因假设、进行单点修改，且原输入不再触发错误。提交修改前，按调试流程还应进行____。

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6. 某开发团队定位一个疑似缺陷时，采用「先稳定复现、再二分定位、后回归验证」的基本调试流程。设初始可疑代码范围为 1000 行，团队每次对可疑范围执行一次二分定位操作后，可疑范围恰好减半。为使可疑范围缩小到仅剩 1 行，至少需要执行____次二分定位操作。

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7. 某程序在长时间运行后偶发崩溃。开发者甲直接凭经验大幅重写可疑模块；开发者乙先编写脚本稳定复现崩溃，再通过二分版本回溯缩小引入缺陷的提交范围，最后针对最小可疑范围提出假设并单点修改、用原复现脚本回归验证。关于两人的做法，下列判断正确的是：A. 甲更高效，因为重写可彻底消除所有潜在缺陷　B. 乙遵循了稳定复现、缩小范围、假设验证、回归确认的规范调试流程　C. 乙的流程缺少代码评审环节，因此不构成有效的调试策略　D. 调试的核心是尽快修改代码使症状消失，无需验证缺陷根源

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8. 某程序运行缓慢，采样式性能分析器显示：函数甲占用 CPU 时间 18%，函数乙占用 61%，函数丙占用 9%，函数丁占用 12%。优先定位的性能瓶颈是函数____。

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9. 某服务上线后出现仅在生产环境触发的偶发数据错乱。开发者已保存生产现场数据并稳定复现问题，但日志不足以定位。为遵循科学的调试流程，下一步最恰当的做法是？A. 立即根据经验改写疑似模块并重新上线观察是否复发 B. 在复现环境中增加针对性日志与断言，缩小可疑代码范围后再提出假设并验证 C. 同时修改多处可疑代码，尽快消除所有可能的隐患 D. 直接回滚整个版本，放弃定位根因

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10. 某批处理程序单次运行总耗时 2400ms。性能分析器的火焰图显示：函数 A 的自耗时占总耗时的 45%，函数 B 的自耗时占总耗时的 25%，其余耗时分布在大量小函数中。团队按瓶颈优先原则进行优化：将函数 A 的耗时降低 50%，将函数 B 的耗时降低 40%，其余部分耗时不变。优化后单次运行总耗时为____ms。

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11. 某开发者在调试一个多线程程序时遇到偶发性崩溃：直接在疑似出错处设置普通断点调试时，程序运行正常，崩溃却不再复现。以下做法与原因分析最恰当的是：　A. 断点只会使程序变慢，不可能影响多线程行为，说明错误其实已被修复　B. 应改用条件断点或日志输出（logging）替代普通断点，以减少调试器中断对线程执行时序的干扰，从而捕获原始运行状态下的错误　C. 应删除所有日志语句，因为日志会占用磁盘空间导致崩溃　D. 应在程序每行代码前都设置断点，逐行执行必然能复现该偶发崩溃 A. 断点只会使程序变慢，不可能影响多线程行为，说明错误其实已被修复　B. 应改用条件断点或日志输出（logging）替代普通断点，以减少调试器中断对线程执行时序的干扰，从而捕获原始运行状态下的错误　C. 应删除所有日志语句，因为日志会占用磁盘空间导致崩溃　D. 应在程序每行代码前都设置断点，逐行执行必然能复现该偶发崩溃

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12. 某图像渲染程序运行缓慢，使用采样式性能分析器采集到 2500 个有效 CPU 样本，各函数的排他样本数为：纹理压缩 1375 个、光照计算 750 个、顶点变换 250 个、场景遍历 125 个。据此判断，首要性能瓶颈是纹理压缩，它占总 CPU 时间的百分比是____%。

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13. 性能分析显示，某函数中条件判断 if (p != NULL && p->val > 0) 是热点。开发者认为逻辑与满足交换律，且 p->val 的读取无副作用，于是将其改写为 if (p->val > 0 && p != NULL)，以减少分支判断，并声称该改写能保持原程序的可观察行为。该说法是否正确？

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14. 性能分析发现某函数中同一结果被重复计算。开发者认为，只要把该结果缓存起来，减少重复计算，就必然能提升程序整体性能，因此无需测量缓存维护开销或优化前后的运行时间。判断该说法是否正确。

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15. 判断：对同一工作负载进行 CPU 时间分析和墙钟时间分析后，若某函数的 CPU 时间占比低、墙钟时间占比高，就能判定该函数自身的计算效率低，是主要计算瓶颈。

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16. 对程序进行性能优化时，应先通过性能分析定位主要耗时部分，再针对性优化，并用测试确认效果。

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17. 某程序运行缓慢，采样式性能分析器显示：图像解码占用 62% 的 CPU 时间，日志写入占用 18%，其余模块占用更少。应优先将哪个模块作为性能瓶颈进行优化？ A. 图像解码　B. 日志写入　C. 用户界面绘制　D. 配置文件读取

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18. 对某计算任务运行采样式性能分析器，共记录 1000 个有效 CPU 样本。各函数的排他样本数为：解析函数 375 个、索引函数 500 个、缓存函数 125 个。若以排他样本占比定位 CPU 瓶颈，最应优先检查索引函数；其估计 CPU 时间占比为 ____。

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19. 判断：定位程序性能瓶颈时，只需查看源代码中行数最多的函数，无需运行程序或采集性能数据。

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20. 判断：某团队用插桩式性能分析器分析一个运行缓慢的模块后发现，该模块自身代码（不含其调用的子函数）仅占总运行时间的很小比例，而时间几乎全部花在其内部调用的库函数上。据此，团队认为该模块本身不是性能瓶颈，优化应转向库函数的调用路径，而不是修改该模块自身的实现。

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21. 性能分析发现某批处理程序的热点循环中，每轮都会创建内容相同的正则表达式。将正则表达式预编译到循环外，且确认程序行为不变后，测试显示端到端运行时间没有改善；此时仍应仅凭减少了对象创建就认定该优化有效并保留。判断该表述正误。

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22. 程序需在循环中拼接大量字符串，且拼接结果与原实现一致。下列优化方式最合适的是（　） A. 使用可变字符串缓冲区集中拼接，并测试确认行为不变　B. 将所有变量改为全局变量　C. 删除部分拼接操作以缩短运行时间　D. 无论字符串数量多少，都改写为递归拼接

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23. 在代码调试中，科学的流程要求在稳定复现问题并收集足够信息后，先对缺陷原因提出可检验的____，再通过实验证实或排除，而不是立即盲目修改代码。

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24. 某服务完成同一组请求时，分析器记录总耗时 8.4 s，其中 CPU 时间为 3.0 s，等待磁盘 I/O 的时间为 4.2 s，其余为其他等待时间。若目标是定位造成总耗时的首要瓶颈，应优先检查 ____。

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25. 判断：使用采样式性能分析器定位瓶颈时，采样数据会在一定程度上受采样频率与程序运行行为的影响，因此两次采样得到的各函数 CPU 占用比例可能存在差异，这属于正常现象。

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26. 某循环中的表达式数值上不随循环变量变化，因此可将它移到循环外；即使表达式带有副作用或可能抛出异常，也不影响程序语义。判断该说法是否正确。

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27. 某服务的性能分析显示，批量处理函数的主要耗时集中在循环体内的配置解析。配置对象在整次调用期间不可变，解析结果在每轮都相同，且解析过程无副作用。以下哪种优化方案最符合常见代码优化手段及应用原则？ A. 将解析移到循环外，并用测试确认行为不变、基准测试确认性能变化　B. 将解析结果缓存为全局变量，后续调用直接复用　C. 在所有循环中都提前计算循环体内的表达式，不必先分析其是否为耗时点　D. 删除配置解析，以减少循环开销，即使可能改变处理结果

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