调试 MQL5 程序

MetaTrader 5 — 示例 | 24 三月 2014, 06:18

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Mykola Demko

简介

本文主要针对那些已经学过这种语言、但又没有完全掌握该语言开发的程序员。它重点介绍了每位开发人员在调试程序时都会遇到的关键问题。那么，什么是调试呢？

调试是程序开发过程中的一个阶段，旨在检查并移除程序执行错误。在调试过程中，程序员会对应用程序实施分析，尝试找出其潜在问题。而待分析数据，则是通过观察变量和程序执行（被调用的函数和时机）而来。

有两种互为补充的调试技术：

采用调试程序 - 呈现所开发程序逐步执行的实用工具。
“状态和函数”调用变量在屏幕、日志或文件中的交互显示。

假设您对 MQL5 的变量、结构等内容有所了解，但却尚未独自开发过程序。那么，您要做的第一件事就是编译。事实是，这是调试的第一个阶段。

1. 编译

编译就是将源代码由一种高级编程语言转换为一种低级编程语言。

MetaEditor 编译器会将程序转换为字节码，而不是本地代码（详情请见链接）。如此则可以开发加密程序。此外，32 位和 64 位两种操作系统中均可启用字节码。

我们再回到调试的第一个阶段－编译上来。按下 F7 或 Compile （编译）按钮后，MetaEditor 5 会报告您在编写该代码时产生的所有错误。"Toolbox" （工具箱）窗口的 "Errors" （错误）选项卡中，包含对于检测到的错误及其位置的描述。用光标高亮描述行，再按 Enter （回车）直接前往错误之处。

通过编译器显示的错误只有两种类型：

语法错误（红色显示） - 在消除这些错误之前，源代码都不能编译。
警告（黄色显示） - 代码仍可编译，但最好是纠正此类错误。

语法错误通常由粗心导致。比如说，声明变量时，"," 和 ";" 就很容易混淆：

int a; b; // incorrect declaration

如是这样声明，编译器就会返回一个错误。正确的声明如下所示：

int a, b; // correct declaration

或：

int a; int b; // correct declaration

警告亦不可忽视（许多程序员在这方面都很粗心）。如果 MetaEditor 5 在编译期间返回了警告，那么也会创建一个程序，但其是否按预期运行就不能保证了。

对于 MQL5 开发人员为系统化程序员常见拼写错误所做的主要工作而言，警告还只是隐藏冰山的一角。

假设您要对比两个变量：

if(a==b) { } // if a is equal to b, then ...

但是，不管是因为拼写错误还是健忘，您用 "=" 替代了 "=="。这种情况下，编译器就会按下述方式阐释代码：

if(a=b) { } // assign b to a, if a is true, then ... (unlike MQL4, it is applicable in MQL5)

可以看出，这种拼写错误可对程序的运行造成重大改变。因此，编译器会显示该行的警告。

我们总结一下： 编译是调试的第一个阶段。编译器警告不得忽视。

图 1. 编译期间调试数据

图 1. 编译期间调试数据

2. 调试程序

调试的第二个阶段是使用调试程序（F5 热键）。调试程序会在仿真模式下启动您的程序，并逐步执行。调试程序是 MetaEditor 5 的一项新功能，MetaEditor 4 中没有该程序。所以说，从 MQL4 转到 MQL5 的程序员对它的使用也无需什么经验。

调试程序界面有三个主按钮、三个辅助按钮：

Start [F5] - 启动调试。
Pause [Break] - 暂停调试。
Stop [Shift+F5] - 停止调试。
Step into [F11] - 用户在此行调用的函数内移动。
Step over [F10] - 调试程序忽略此字符串中调用的函数体，并移往下一行。
Step out [Shift+F11] - 用户退出其当前所在的函数体。

这就是调试程序的界面。但是，我们该怎么使用它呢？程序调试可从程序员已设定专用 DebugBreak() 调试函数的行开始，或者是从某个通过按 F9 按钮（或单击工具栏上的专用按钮）设置的断点开始。

图 2. 设置断点

图 2. 设置断点

如果没有断点，调试程序就只执行程序，并报告调试成功，但您什么也看不到。利用 DebugBreak，您可以跳过一些您不感兴趣的代码，并从您认为棘手的行开始一步一步地检查程序。

如此一来，我们启动了调试程序，将 DebugBreak 放到了正确的位置，而且正在检查程序的执行。下一步做什么呢？它又怎样帮助我们理解程序发生的相关事情呢？

首先，查看调试程序窗口的左侧。它会显示函数名称，以及您当前所在的行数。其次，查看窗口的右侧。它是空的，但您可以在 Expression （表达式）字段中输入任何变量名称。输入变量名称，以在 Value （值）字段中查看其当前值。

该值亦可利用 [Shift+F9] 热键或从如下的上下文菜单选择并添加：

图 3. 添加调试时监测变量

图 3. 添加调试时监测变量

如此一来，您就可以跟踪当前所处的代码行，并查看重要变量的值。完成所有这些分析后，您最终就会明白，程序是否运行正常。

无需担心您感兴趣的变量被声明为局部声明，而您还没有接触到其声明所在的函数。尽管您在该变量的范围之外，但仍有 "Unknown identifier" （未知标识符）值。也就是说，此变量未声明。这不会导致调试程序出错。进入该变量的范围后，您会看到其值及类型。

图 4. 调试过程 - 查看变量值

图 4. 调试过程查看变量值。

上述均为调试程序的主要功能。而调试程序不能做什么，则会在测试程序部分说明。

3. 剖析工具

代码剖析程序是调试程序的一个重要补充。事实上，这是由其优化构成的程序调试过程的最后一个阶段。

剖析程序通过单击 "Start profiling" （开始剖析）按钮、由 MetaEditor 5 菜单调用。与调试程序逐步的程序分析不同，剖析程序是执行该程序。如果程序是指标或 EA 交易，则剖析工具会一直工作，直到该程序卸载。而卸载既可通过移除图表中的指标或 EA 交易来完成，亦可通过单击 "Stop profiling" （停止剖析）实现。

剖析会为我们提供重要的统计资料：每个函数被调用了多少次，其执行花了多长时间。您可能会对百分比形式的统计资料有点困惑。有一点要清楚：统计资料并不考虑嵌套函数。因此，所有百分比值加起来会远远超过 100%。

但尽管如此，剖析程序仍是一款优化程序的强大工具。它允许用户查看哪些函数需要快速优化、哪里可以节省一些内存。

图 5. 剖析程序运行结果

图 5. 剖析程序运行结果

4. 交互性

不管怎样，我都觉得消息显示函数 - Print 和 Comment 是调试的主力工具。首先，它们的使用非常方便。其次，从旧版本转来 MQL5 的程序员也都了解它们。

"Print" 函数将传递来的参数作为一个文本字符串，发送到日志文件和 Experts tool （EA 工具）选项卡。发送时间以及调用函数的程序名称，则会显示于文本左侧。调试期间，此函数用于定义变量中包含哪些值。

除变量值外，有时还有必要了解上述变量的调用顺序。"__FUNCTION__" 和 "__FUNCSIG__" 宏此时就派上了用场。第一个宏会返回一个带有从其调用的函数的名称的字符串，而第二个宏则会额外显示被调用函数的参数列表。

下面所示即宏的使用：

//+------------------------------------------------------------------+
//| Example of displaying data for debugging                         |
//+------------------------------------------------------------------+
void myfunc(int a)
  {
   Print(__FUNCSIG__); // display data for debugging 
//--- here is some code of the function itself
  }

我更愿意使用 "__FUNCSIG__" 宏，因为它会显示出已重载函数之间的区别（名称相同但参数不同）。

通常有必要略过一些调用，甚至只专注于某特定的函数调用。为此，可将 Print 函数有条件保护。比如说，1013 次迭代后方可调用显示：

//+------------------------------------------------------------------+
//| Example of data output for debugging                             |
//+------------------------------------------------------------------+
void myfunc(int a)
  {
//--- declare the static counter
   static int cnt=0;
//--- condition for the function call
   if(cnt==1013)
      Print(__FUNCSIG__," a=",a); // data output for debugging
//--- increment the counter
   cnt++;
//--- here is some code of the function itself
  }

针对 Comment 函数亦可采用相同做法，该函数可在图表左上角处显示注释。这是一个超大的优势，因为您在调试期间无需切换到别处。但如果使用此函数，每条新注释都会删除前一条注释。可以将其视为一项缺点（尽管有时也很便利）。

为消除这一缺陷，适用向变量添加编写一个新字符串的方法。首先，string 类型变量是通过空值声明（大多数情况下是全局）和初始化的。然后，利用添加的换行字符将每个新文本字符串放在开头，同时将变量的前一值添加到末尾。

string com=""; // declare the global variable for storing debugging data
//+------------------------------------------------------------------+
//| Example of data output for debugging                             |
//+------------------------------------------------------------------+
void myfunc(int a)
  {
//--- declare the static counter
   static int cnt=0;
//--- storing debugging data in the global variable
   com=(__FUNCSIG__+" cnt="+(string)cnt+"\n")+com;
   Comment(com); // вывод информации для отладки
//--- increase the counter
   cnt++;
//--- here is some code of the function itself
  }

这样，我们又有了一次详细查看程序内容的机会 - 打印到文件。Print 和 Comment 函数可能并不始终适于大数据量或高速显示。前者有时没有足够的时间来显示变化（因为调用可能在显示之前运行，进而导致混淆）；而后者则是因为其运行更慢。此外，注释还不能重读和详细检验。

如您需要检查调用顺序或记录大量的数据，那么打印到文件就是最便利的数据输出方法。但要记住的是，这种打印并非每次迭代都用，而是在文件的末尾；而根据上述原理，数据保存到字符串变量却是每次迭代都用（唯一的区别在于，新数据是另外写入到此变量的末尾）。

string com=""; // declare the global variable for storing debugging data
//+------------------------------------------------------------------+
//| Program shutdown                                                 |
//+------------------------------------------------------------------+
void OnDeinit(const int reason)
  {
//--- saving data to the file when closing the program
   WriteFile();
  }
//+------------------------------------------------------------------+
//| Example of data output for debugging                             |
//+------------------------------------------------------------------+
void myfunc(int a)
  {
//--- declare the static counter
   static int cnt=0;
//--- storing debugging data in the global variable
   com+=__FUNCSIG__+" cnt="+(string)cnt+"\n";
//--- increment the counter
   cnt++;
//--- here is some code of the function itself
  }
//+------------------------------------------------------------------+
//| Save data to file                                                |
//+------------------------------------------------------------------+
void WriteFile(string name="Отладка")
  {
//--- open the file
   ResetLastError();
   int han=FileOpen(name+".txt",FILE_WRITE|FILE_TXT|FILE_ANSI," ");
//--- check if the file has been opened
   if(han!=INVALID_HANDLE)
     {
      FileWrite(han,com); // печать данных
      FileClose(han);     // закрытие файла
     }
   else
      Print("File open failed "+name+".txt, error",GetLastError());
  }

WriteFile 函数在 OnDeinit 中调用。因此，该程序内发生的所有变化，都会被写入此文件。

注：如果您的日志过于庞大，最好将其存储于多个变量中。为此，最好的方法就是将文本变量的内容放到字符串类型数组单元格，并将 com 变量归零（为下一阶段的工作做准备）。

每有 100－200 万字符串（非经常性条目），即应执行此操作。首先，您会避免由变量溢出导致的数据丢失（顺便说一下，我想尽办法也没做到这一点，因为开发人员都把功夫下在了字符串类型上）。其次，也是最重要的 - 您将能够分多个文件显示数据，而不是在编辑器中打开一个巨大的文件。

为了不持续地追踪已保存字符串的数量，您可以采用函数分离法将文件分成三部分。第一个部分是打开文件，第二是于每次迭代写入文件，而第三则是关闭文件。

//--- open the file
int han=FileOpen("Debugging.txt",FILE_WRITE|FILE_TXT|FILE_ANSI," ");
//--- print data
if(han!=INVALID_HANDLE) FileWrite(han,com);
if(han!=INVALID_HANDLE) FileWrite(han,com);
if(han!=INVALID_HANDLE) FileWrite(han,com);
if(han!=INVALID_HANDLE) FileWrite(han,com);
//--- close the file
if(han!=INVALID_HANDLE) FileClose(han);

但此法要小心使用。如您程序执行失败（比如说，因为零除），您就可能收到一份难以处理的打开文件，它会干扰操作系统的运行。

而且，我强烈建议不要在每次迭代都使用完整的打开－写入－关闭循环。以我的个人经验，这种情况下，您的硬盘驱动器几个月就得报废。

5. 测试程序

调试 EA 交易时，您通常需要检查某些特定条件是否激活。但是，上述的调试程序仅于实时模式下启动 EA 交易，要这些条件最终都被激活，您可能要等待相当长的时间。

事实上，具体的交易条件可能很少出现。我们确实知道它们一定会发生，但如果为此等上几个月，那可荒谬之极。那我们该如何做呢？

这种情况下，策略测试程序就能派上用场了。调试采用的，还是相同的 Print 和 Comment 函数。Comment 始终在评估情况方面首当其冲，而 Print 函数则用于更详细的分析。测试程序会将显示的数据存储于测试程序日志（每个测试程序代理都有单独的目录）中。

为了按正确的间隔启动 EA 交易，我将时间本地化（我觉得问题就在这）、设定了测试程序中的必要日期，并在可视化模式下所有价格变动处将其启动。

我还想提一下，这种调试方法是我借鉴 MetaTrader 4 而来，当时它几乎是在程序执行期间进行调试的唯一方式。

图 6. 利用策略测试程序调试

图 6. 利用策略测试程序调试

6. OOP 中的调试

MQL5 中出现的面向对象编程，已经对调试过程造成了影响。调试流程时，您可以只用函数名称，就能在程序中实现轻松导航。但在 OOP 中，通常却需要了解对象不同方法的调用来源。如果对象为纵向设计（采用继承性），则尤其重要。这种情况下，模板（最近才引入 MQL5）可以派上用场了。

此模板函数允许将指针类型作为一个字符串类型值接收。

template<typename T> string GetTypeName(const T &t) { return(typename(T)); }

我利用这一属性进行下述方式的调试：

//+------------------------------------------------------------------+
//| Base class contains the variable for storing the type            |
//+------------------------------------------------------------------+
class CFirst
  {
public:
   string            m_typename; // variable for storing the type
   //--- filling the variable by the custom type in the constructor
                     CFirst(void) { m_typename=GetTypeName(this); }
                    ~CFirst(void) { }
  };
//+------------------------------------------------------------------+
//| Derived class changes the value of the base class variable       |
//+------------------------------------------------------------------+
class CSecond : public CFirst
  {
public:
   //--- filling the variable by the custom type in the constructor
                     CSecond(void) { m_typename=GetTypeName(this); }
                    ~CSecond(void) {  }
  };

此基类中包含存储其类型的变量（该变量在每个对象的构造函数中进行初始化）。衍生类亦使用该变量的值存储其类型。因此，调用这个宏时，我只是添加 m_typename 变量－不仅接收被调用函数的名称，还有调用此函数的对象的类型。

指针本身则可针对更加准确的对象识别而获得，从而允许用户通过编号区分对象。对象内部，其实现方式如下：

Print((string)this); // print pointer number inside the class

如在外部，则如下所示：

Print((string)GetPointer(pointer)); // print pointer number outside the class

存储对象名称的变量，亦可用于每个类的内部。这种情况下，创建对象时，将对象名称作为某构造函数的参数传递就可能实现了。这就允许您不仅按其编号划分对象，还能了解每个对象代表的内容（因为您将为其命名）。只需类似于填写 m_typename 变量，即可实现此方法。

7. 追踪

上文提到的所有方法，彼此互为补充，对于调试来讲都非常重要。然而，还有另一种不太流行的方法 - 追踪。

因为太过于复杂，此方法很少采用。但当您陷入困境、不知道下一步该怎么做时，追踪就能派上用场了。

此方法允许您了解应用程序的结构－调用的对象和顺序。利用追踪，您就能清楚程序出了什么问题。此外，该方法还提供项目概述。

追踪的执行方式如下。创建两个宏：

//--- opening substitution  
#define zx Print(__FUNCSIG__+"{");
//--- closing substitution
#define xz Print("};");

相应地，分别是打开 zx 和关闭 xz 宏。我们将其放入待追踪的函数体：

//+------------------------------------------------------------------+
//| Example of function tracing                                      |
//+------------------------------------------------------------------+
void myfunc(int a,int b)
  {
   zx
//--- here is some code of the function itself
   if(a!=b) { xz return; } // exit in the middle of the function
//--- here is some code of the function itself
   xz return;
  }

如果此函数中包含依条件退出，那么我们要设置为在每次返回之前关闭保护区内的 xz。如此会防止追踪结构的干扰。

请注意，上述宏仅为简化示例而用。追踪最好还是采用打印到文件。此外，关于打印到文件，我还有一个技巧。为了查看整个追踪结构，我将函数名称都打包到了下述句法结构中：

if() {...}

产生的文件有 ".mqh" 扩展名，允许在 MetaEditor 中将其打开，并利用风格化工具 [Ctrl+,] 显示追踪结构。

下面是完整的追踪代码：

string com=""; // declare global variable for storing debugging data
//--- opening substitution
#define zx com+="if("+__FUNCSIG__+"){\n";
//--- closing substitution
#define xz com+="};\n"; 
//+------------------------------------------------------------------+
//| Program shutdown                                                 |
//+------------------------------------------------------------------+
void OnDeinit(const int reason)
  {
//--- //--- saving data to the file when closing the program
   WriteFile();
  }
//+------------------------------------------------------------------+
//| Example of the function tracing                                  |
//+------------------------------------------------------------------+
void myfunc(int a,int b)
  {
   zx
//--- here is some code of the function itself
   if(a!=b) { xz return; } // exit in the middle of the function
//--- here is some code of the function itself
   xz return;
  }
//+------------------------------------------------------------------+
//| Save data to file                                                |
//+------------------------------------------------------------------+
void WriteFile(string name="Tracing")
  {
//--- open the file
   ResetLastError();
   int han=FileOpen(name+".mqh",FILE_WRITE|FILE_TXT|FILE_ANSI," ");
//--- check if the file has opened
   if(han!=INVALID_HANDLE)
     {
      FileWrite(han,com); // print data
      FileClose(han);     // close the file
     }
   else
      Print("File open failed "+name+".mqh, error",GetLastError());
  }

要从特定位置开始追踪，则要在宏中加入条件：

bool trace=0; // variable for protecting tracing by condition
//--- opening substitution
#define zx if(trace) com+="if("+__FUNCSIG__+"){\n";
//--- closing substitution
#define xz if(trace) com+="};\n";

这种情况下，您就可以通过将 "trace" 变量设置为 "true" 或 "false" 值，来启用或禁用某特定事件之后或某特定位置中的追踪。

如果目前尚不需要追踪（尽管稍后可能需要），或者现在没有足够的时间清除源，那么可将宏值改为零，即可将其禁用：

//--- substitute empty values
#define zx
#define xz

带有标准 EA 交易（其中包含追踪变更内容）的文件，随附如下。在图表上启动 EA 交易后，追踪结果即可在 Files 目录下看到（已创建 tracing.mqh 文件）。下面是生成文件文本中的一小段：

if(int OnInit()){
};
if(void OnTick()){
if(void CheckForOpen()){
};
};
if(void OnTick()){
if(void CheckForOpen()){
};
};
if(void OnTick()){
if(void CheckForOpen()){
};
};
//--- ...

请注意，嵌套调用的结构，最开始在新创建的文件中不能明确定义，但是，待使用代码风格化工具后，就能看到其整体结构了。下面即使用此风格化工具之后生成文件的文本：

if(int OnInit())
  {
  };
//+------------------------------------------------------------------+
//|                                                                  |
//+------------------------------------------------------------------+
if(void OnTick())
  {
   if(void CheckForOpen())
     {
     };
  };
//+------------------------------------------------------------------+
//|                                                                  |
//+------------------------------------------------------------------+
if(void OnTick())
  {
   if(void CheckForOpen())
     {
     };
  };
//+------------------------------------------------------------------+
//|                                                                  |
//+------------------------------------------------------------------+
if(void OnTick())
  {
   if(void CheckForOpen())
     {
     };
  };
//--- ...

这只是我的一个技巧，而并非追踪执行所应采取的方式。每个人都有按自己方式追踪的自由。重要的是，追踪揭示了函数调用的结构。

有关调试的重要提示

如在调试期间向您的代码实施变更，请使用 MQL5 函数的直接调用包。下面即实现方式：

//+------------------------------------------------------------------+
//| Example of wrapping a standard function in a shell function      |
//+------------------------------------------------------------------+
void DebugPrint(string text) { Print(text); }

这样一来，您就可以在调试结束后，轻松清除代码了：