面试题：Fortran 常见调试问题及处理

Question

在 Fortran 编程中，当程序出现数组越界错误时，通常可以使用哪些调试技巧快速定位问题？请列举至少两种常用的 Fortran 调试工具及其相关定位数组越界错误的方法。

Answer 1

调试技巧

1. 添加边界检查代码：在访问数组元素的地方添加额外的代码，检查索引是否在有效范围内。例如，对于数组 A，在访问 A(i) 之前，添加如下代码：

if (i < 1 .or. i > size(A)) then
    print *, '数组越界，索引 i = ', i
    stop
end if

2. 使用打印语句：在程序中关键的数组操作位置添加打印语句，输出数组索引值以及相关变量的值。例如，在数组赋值语句 A(i) = ... 前打印 i 的值，以便观察索引是否超出合理范围。

print *, '当前数组索引 i = ', i
A(i) = ...

调试工具

1. gdb（GNU 调试器）
   • 启动调试：编译 Fortran 程序时添加调试信息（例如 gfortran -g your_program.f90 -o your_program），然后使用 gdb your_program 启动调试。
   • 设置断点：在可能发生数组越界的代码行处设置断点，如 break your_file.f90:line_number，其中 your_file.f90 是源文件名，line_number 是具体行号。
   • 运行程序：使用 run 命令运行程序，当程序停在断点处时，使用 print 命令查看数组索引变量的值，判断是否越界，如 print i。
2. Intel Fortran Debugger (IFORT debugger)
   • 编译选项：使用 Intel Fortran 编译器编译程序时添加调试选项（例如 ifort -g your_program.f90 -o your_program）。
   • 启动调试：运行 ifortdbg your_program 启动调试器。
   • 设置观察点：可以针对数组变量设置观察点，当数组被访问或修改时，调试器会暂停。例如，设置观察点 watch A，这样当 A 数组相关操作发生时，就可以查看索引等信息，判断是否越界。