用 VSCode 終端實作重定向比較程式輸出和正確輸出

在刷 OJ 題目或者進行編程考試或比賽時，經常需要對撰寫好的程式進行測驗，即運行撰寫好的程式，輸入樣例輸入或者自己撰寫的輸入資料，查看程式輸出結果和樣例輸出或者正確輸出是否一致，這種方法有很多弊端，當有多組輸入資料或程式運行結果多次錯誤時，需要多次復制粘貼輸入資料，這個程序非常繁瑣而且浪費時間；用肉眼檢查程式輸出和正確輸出是否一致很容易出錯，尤其是當輸出資料非常多時，所以，我在這篇博客里介紹一下通過輸入輸出重定向和 windows 批處理檔案比較程式輸出和正確輸出的方法，由于 VSCode 能夠撰寫任意格式的檔案且自帶終端，本博客基于 VSCode 撰寫代碼，如果你沒有安裝 VSCode，可以參考挑把趁手的兵器——VSCode 配置 C/C++學習環境（小白向）安裝 VSCode 并配置 C/C++環境，當然使用你常用的編輯器/IDE，并利用 powershell 或 DOS 視窗運行程式 windows 腳本也是可以的，

概念介紹

1. 輸入輸出重定向：最常見的輸入輸出是標準輸入輸出，即讀鍵盤輸入、寫螢屏，但當我們希望在檔案中準備好輸入資料，將輸出或錯誤資訊輸入到另一個檔案中時，就需要使用重定向，本博客介紹的方法就是將輸入資料保存在一個 input.txt 檔案中，運行程式時，讓程式從 input.txt 檔案讀取資料，將程式輸出資料保存在另一個 output.txt 檔案中，從而就避免了多次復制粘貼輸入資料的繁瑣步驟，
2. windows 批處理檔案：批處理，顧名思義就是進行批量的處理，批處理檔案是擴展名為.bat 或.cmd 的文本檔案，包含一潭訓多條命令，由 DOS 或 Windows 系統內嵌的命令解釋器來解釋運行，本博客提出的方法使用的是 windows 批處理檔案中的比較檔案差異的 fc 命令，

比較程式輸出和樣例輸出

演算法題目通常都會給出多組樣例輸入和樣例輸出，用肉眼檢查程式輸出和樣例輸出是否一致很容易出錯，我們可以利用 windows 腳本運行我們撰寫的程式并比較程式輸出和樣例輸出是否一致，

我們可以以一個讀取兩個 int 資料，輸出這兩個資料之和的簡單程式作為例子，這個程式的 C++程式代碼如下：

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
int main() {
    int a, b;
    cin >> a >> b;
    cout << a + b << "\n";
    return 0;
}

不妨將程式其命名為 test.cpp，我們不妨在 VSCode 中新建這樣的 cpp 檔案，如下圖所示：

新建三個 txt 檔案 input.txt、output.txt、correct.txt，它們的作用分別為：

1. input.txt：用于存放輸入資料
2. correct.txt：用于存放正確的輸出資料
3. output.txt：用于存放程式輸出資料，這個檔案不需要新建和洗掉，運行 windows 批處理檔案后會自動生成

我們不妨在 input.txt 檔案中寫入1 2作為輸入資料，在 correct.txt 寫入3作為正確的輸出資料，如下所示：

新建一個 windows 腳本，不妨命名為run.bat，里面寫入代碼：

g++ test.cpp -std=c++17 -o test %編譯test.cpp，生成test.exe%
test < input.txt >output.txt %執行test.exe檔案，從input.txt檔案讀取輸入，將程式結果輸出到output.txt檔案%
fc output.txt correct.txt %比較output.txt檔案和correct.txt檔案是否相同%

如果你安裝了Code Runner插件，可以直接右鍵->run code執行，如果沒有安裝，那么啟動終端，并輸入命令.\run.bat，回車即可，

如果有多組輸入，多組輸出，怎么辦呢？我們可以修改一下程式 test.cpp：

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
int main() {
    int a, b;
    int t = 1;  //資料組數
    cin >> t;
    while (t--) {
        cin >> a >> b;
        cout << a + b << "\n";
    }
    return 0;
}

增加一組輸入-1 -2，增加一組輸出-3，我們可以這樣填寫 input.txt 檔案和 correct.txt 檔案：

然后運行run.bat腳本即可比較多組資料的輸出，

如果題目每個測驗點只有一組資料，在提交時只需要注釋掉第 6 行代碼cin >> t;即可，

程式對拍

有時程式能夠通過樣例，但是提交之后評測系統總會報錯，也就是說程式中有 bug，這時就需要通程序式對拍來找到一組使程式錯誤的資料，要完成程式對拍，我們需要 3 個 cpp 檔案，

1. 我們自己撰寫的有錯誤的程式，不妨命名為test.cpp，
2. 能夠正確解題的程式，不妨命名為correct.cpp，如果是平時練習，我們通常可以在網上搜索到這個題目正確的解題代碼；如果是比賽期間，我們只能撰寫一個暴力但正確的程式，
3. 能夠產生題目要求的輸入資料的程式，不妨命名為data.cpp，

我們還是以一個讀取兩個 int 資料，輸出這兩個資料之和的簡單程式作為例子，假設它的輸入資料是不超過 [ ? 1 0 6 , 1 0 6 ] [-10^6,10^6] [?106,106]之間的兩個整數，data.cpp可以這樣寫：

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
int main() {
    uniform_int_distribution<int> u(-1e6, 1e6);  //設定亂數的范圍和分布
    default_random_engine e(time(0));  //設定亂數引擎
    cout << u(e) << " " << u(e) << "\n";  //輸出亂數
    return 0;
}

correct.cpp可以這樣寫：

#include <stdio.h>
int main() {
    int a, b;
    scanf("%d%d", &a, &b);
    printf("%d", a + b);
}

假設test.cpp為：

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
int main() {
    int a, b;
    cin >> a >> b;
    cout << a + b << "\n";
    return 0;
}

撰寫一個compare.bat腳本：

g++ data.cpp -std=c++17 -o data
g++ test.cpp -std=c++17 -o test
g++ correct.cpp -std=c++17 -o correct
@echo off
:loop
    data > input.txt
    test < input.txt > output.txt
    correct < input.txt > correct.txt
    fc output.txt correct.txt
if not errorlevel 1 goto loop
pause
goto loop

compare.bat腳本將data.cpp的輸出寫入到input.txt檔案，將correct.cpp的輸出寫入到correct.txt檔案，將test.cpp的輸出寫入到output.txt檔案，這個腳本是一個死回圈，它不會不斷產生新的隨機輸入，并比較test.cpp和correct.cpp的輸出，直到兩個輸出不一致才會停下來，顯然test.cpp是正確的程式，因此腳本將無限執行下去：

如果我們將test.cpp修改成這樣：

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
int main() {
    int a, b;
    cin >> a >> b;
    cout << a << "\n";
    return 0;
}

顯然，這是一個錯誤的程式，執行compare.bat腳本會得到這樣的結果：

它會在一組讓test.cpp產生錯誤的資料處停止，這樣一個錯誤資料可以方便我們后續的 debug，

注意，由于產生輸入資料的程式只是一個簡單的亂數程式，并不能保證一定能得到使程式產生錯誤的資料，所以資料對拍只能作為幫助我們 debug 的一種方法，但并不是總能奏效，