15.5 print 除錯法

15.1 說「模擬自己的程式」，測資小可以手動跑；但步驟一多，手動模擬又慢又容易抄錯。最實在的辦法是讓程式自己報告：在關鍵步驟印出中間變數，對照你的預期，找出第一個分岔點。這招叫 print 除錯法——不用學任何新工具，人人第一天就會，資深選手也天天在用。

¶用 cerr，不要用 cout

印除錯資訊不要用 cout，用 cerr：

cerr << "i = " << i << ", sum = " << sum << '\n';

cerr 把東西送到標準錯誤（stderr）——它是與標準輸出（stdout）分開的另一條輸出通道，專門給錯誤與診斷訊息走。好處立刻見效：

• 不會混進答案：OJ 只把 stdout 當你的答案比對，cerr 印的東西 OJ 不看——就算忘了刪，也不會因為多印東西而 WA（但印太多還是會拖慢程式，交之前仍應清掉）。
• 重導向時不搗亂：14.7 的 ./a.out > out.txt 只把 stdout 寫進檔案，cerr 照樣顯示在螢幕上——答案進檔案、除錯訊息給你看，各走各的。

¶實際辦一個案子

題意：讀入 n 個成績，輸出平均（答案與正確值誤差在 10^{-4} 內都算對，9.7 的講法）。有人寫出：

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int n;
    cin >> n;
    int sum = 0;
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        int x;
        cin >> x;
        sum += x;
    }
    double avg = sum / n;       // 兇手藏在這行
    cout << avg << '\n';
    return 0;
}

執行結果（輸入 3 與 80 85 91）：

85

手算是 256 \div 3 = 85.33\ldots，程式印 85——找到會錯的測資了（15.1 步驟 3 完成）。接著模擬：在每個關鍵步驟裝上探針，印出「這一步算完的所有狀態」：

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int n;
    cin >> n;
    int sum = 0;
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        int x;
        cin >> x;
        sum += x;
        cerr << "i = " << i << ", x = " << x << ", sum = " << sum << '\n';
    }
    double avg = sum / n;
    cerr << "avg = " << avg << '\n';
    cout << avg << '\n';
    return 0;
}

執行結果（輸入同上，終端機上兩條通道都會顯示）：

i = 0, x = 80, sum = 80
i = 1, x = 85, sum = 165
i = 2, x = 91, sum = 256
avg = 85

（最後還有一行 stdout 的 85。）現在逐行對照預期：三圈的 sum 是 80、165、256——全對，讀入和累加清白；avg 卻是 85 而不是預期的 85.33\ldots——第一個分岔點就在 sum / n 那行。範圍縮到一行，答案呼之欲出：int / int 是整數除法（15.3 清單第 5 項），小數在存進 double 之前就被丟了。修法是上冊 3.7 的轉型：double avg = (double)sum / n;（修正版印出 85.3333）。

print 除錯的兩條守則，這個案例都示範了：

1. 印之前先寫下預期值。「i = 1 時 sum 應該是 165」——有預期才叫對照，沒預期只是印心安的。
2. 每個值都帶標籤。cerr << sum 印出一個孤零零的 256，過三行你就忘了它是誰；sum = 256 才是給人看的。

¶查完要清乾淨

除錯輸出是鷹架，房子蓋好要拆。兩種拆法：

• 手動刪：提交前把 cerr 行全部刪掉或註解——順手 Ctrl+F 搜一次 cerr，確保沒有漏網之魚。
• 讓前置處理器代勞：用 12.9 提過的 #ifdef 把除錯輸出包起來，只在本機出聲：

#ifdef LOCAL
    cerr << "sum = " << sum << '\n';
#endif

本機編譯時加參數 -DLOCAL（等於在程式開頭補一行 #define LOCAL），這段就存在；OJ 沒有這個定義，這段在編譯前就整段消失——同一份程式碼，本機話癆、OJ 沉默，永遠不會忘記刪。本站實測：加 -DLOCAL 編譯印出 sum = 256 加答案，不加參數只印答案。

動手試試看：回到 15.1 的「最大值減最小值」錯誤程式，這次不用手動模擬——在迴圈裡放一行 cerr 印出每圈的 x、mx、mn，餵進全正數測資，親眼看著 mn 一動也不動。