【C语言】VS实⽤调试技巧

VS实⽤调试技巧

• 1. 什么是bug？
• 2. 什么是调试？
• 3. debug和release
• 4. VS调试快捷键
• • 4.1 环境准备
  • 4.2 调试快捷键
• 5. 监视和内存观察
• • 5.1 监视
  • 5.2 内存
• 6. 调试举例1
• 7. 调试举例2
• 8. 调试举例3：扫雷
• 9. 编程常⻅错误归类
• • 9.1 编译型错误
  • 9.2 链接型错误
  • 9.3 运⾏时错误

1. 什么是bug？

bug本意是“昆⾍”或“⾍⼦”，现在⼀般是指在电脑系统或程序中，隐藏着的⼀些未被发现的缺陷或问题，简称程序漏洞。
“Bug” 的创始⼈格蕾丝·赫柏（Grace Murray Hopper），她是⼀位为美国海军⼯作的电脑专家，1947年9⽉9⽇，格蕾丝·赫柏对Harvard Mark II设置好17000个继电器进⾏编程后，技术⼈员正在进⾏整机运⾏时，它突然停⽌了⼯作。于是他们爬上去找原因，发现这台巨⼤的计算机内部⼀组继电器的触点之间有⼀只⻜蛾，这显然是由于⻜蛾受光和热的吸引，⻜到了触点上，然后被⾼电压击死。所以在报告中，赫柏⽤胶条贴上⻜蛾，并把“bug”来表⽰“⼀个在电脑程序⾥的错误”，“Bug”这个说法⼀直沿⽤到今天。

2. 什么是调试？

当我们发现程序中存在的问题的时候，那下⼀步就是找到问题，并修复问题。
这个找问题的过程叫称为调试，英⽂叫debug（消灭bug）的意思。
调试⼀个程序，⾸先是承认出现了问题，然后通过各种⼿段去定位问题的位置，可能是逐过程的调试，也可能是隔离和屏蔽代码的⽅式，找到问题所的位置，然后确定错误产⽣的原因，再修复代码，重新测试。

3. debug和release

在VS上编写代码的时候，就能看到有 debug 和 release 两个选项，分别是什么意思呢？
Debug 通常称为调试版本，它包含调试信息，并且不作任何优化，便于程序员调试程序；
程序员在写代码的时候，需要经常性的调试代码，就将这⾥设置为 debug ，这样编译产⽣的是debug 版本的可执⾏程序，其中包含调试信息，是可以直接调试的。
Release 称为发布版本，它往往是进⾏了各种优化，使得程序在代码⼤⼩和运⾏速度上都是最优的，以便⽤⼾很好地使⽤。当程序员写完代码，测试再对程序进⾏测试，直到程序的质量符合交付给⽤⼾使⽤的标准，这个时候就会设置为 release ，编译产⽣的就是 release 版本的可执⾏程序，这个版本是⽤⼾使⽤的，⽆需包含调试信息等。

对⽐可以看到从同⼀段代码，编译⽣成的可执⾏⽂件的⼤⼩，release版本明显要⼩，⽽debug版本明显⼤。

4. VS调试快捷键

那程序员怎么调试代码呢？

4.1 环境准备

⾸先是环境的准备，需要⼀个⽀持调试的开发环境，我们上课使⽤VS，应该把VS上设置为Debug，如图：

4.2 调试快捷键

调试最常使⽤的⼏个快捷键：
F9：创建断点和取消断点
断点的作⽤是可以在程序的任意位置设置断点，打上断点就可以使得程序执⾏到想要的位置暂停执⾏，接下来我们就可以使⽤F10，F11这些快捷键，观察代码的执⾏细节。
条件断点：满⾜这个条件，才触发断点
F5：启动调试，经常⽤来直接跳到逻辑上的下⼀个断点处，⼀般是和F9配合使⽤。
F10：逐过程，通常⽤来处理⼀个过程，⼀个过程可以是⼀次函数调⽤，或者是⼀条语句。
F11：逐语句，就是每次都执⾏⼀条语句，但是这个快捷键可以使我们的执⾏逻辑进⼊函数内部。在函数调⽤的地⽅，想进⼊函数观察细节，必须使⽤F11，如果使⽤F10，直接完成函数调⽤。(F10和F11仅在遇到函数时有区别）
CTRL + F5：开始执⾏不调试，如果你想让程序直接运⾏起来⽽不调试就可以直接使⽤。
VS更多快捷键了解: http://blog.csdn.net/mrlisky/article/details/72622009

5. 监视和内存观察

在调试的过程中我们，如果要观察代码执⾏过程中，上下⽂环境中的变量的值，有哪些⽅法呢？
这些观察的前提条件⼀定是开始调试后观察，⽐如：

#include <stdio.h>
int main()
{
	 int arr[10] = { 0 };
	 int num = 100;
	 char c = 'w';
	 int i = 0;
	 for (i = 0; i < 10; i++)
	 	arr[i] = i;
	 return 0;
}

5.1 监视

开始调试后，在菜单栏中【调试】->【窗⼝】->【监视】，打开任意⼀个监视窗⼝，输⼊想要观察的对象就⾏。
打开监视窗⼝：
在监视窗⼝中观察：

5.2 内存

如果监视窗⼝看的不够仔细，也是可以观察变量在内存中的存储情况，还是在【调试】->【窗⼝】->【内存】
打开内存窗⼝：

在内存窗⼝中观察数据：

在打开内存窗⼝后，要在地址栏输⼊：arr，&num，&c，这类地址，就能观察到该地址处的数据。

除此之外，在调试的窗⼝中还有：⾃动窗⼝，局部变量，反汇编、寄存器等窗⼝，⾃⾏验证使⽤⼀下。

6. 调试举例1

求1!+2!+3!+4!+…10! 的和，请看下⾯的代码：

#include <stdio.h>
//写⼀个代码求n的阶乘
int main()
{
	 int n = 0;
	 scanf("%d", &n);
	 int i = 1;
	 int ret = 1;
	 for(i=1; i<=n; i++)
	 {
	 	ret *= i;
	 }
	 printf("%d\n", ret);
	 return 0;
}

//如果n分别是1,2,3,4,5...10,求出每个数的阶乘，再求和就好了
//在上⾯的代码上改造
int main()
{
	 int n = 0;
	 int i = 1;
	 int sum = 0;
	 for(n=1; n<=10; n++)
	 {
		 for(i=1; i<=n; i++)
		 {
		 	ret *= i;
		 }
		 sum += ret;
	 }
	 printf("%d\n", sum);
	 return 0;
}
//运⾏结果应该是错的？

调试找⼀下问题。

将

for(i=1; i<=n; i++) 
{
	ret *= i;
}
sum += ret;

变成

for(i=1; i<=n; i++)
{	 	
	ret *= n;
	sum += ret;
}

或

ret=0;
for(i=1; i<=n; i++)
{
	ret *= i;
}
sum += ret;

7. 调试举例2

在VS2022、X86、Debug 的环境下，编译器不做任何优化的话，下⾯代码执⾏的结果是啥？

#include <stdio.h>
int main()
{
 int i = 0;
 int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
 for(i=0; i<=12; i++)
 {
 arr[i] = 0;
 printf("hehe\n");
 }
 return 0;
}

程序运⾏，死循环了，调试看看为什么？
调试可以上⾯程序的内存布局如下：

从这个理解我们能够体会到调试的重要性，只有调试才能观察到程序内部执⾏的细节，就像医⽣给病⼈做B超，CT⼀样。
注意：栈区的默认的使⽤习惯是先使⽤⾼地址，再使⽤低地址的空间，但是这个具体还是要编译器的实现，⽐如：
在VS上切换到X64，这个使⽤的顺序就是相反的，在Release版本的程序中，这个使⽤的顺序也是相反的
（上面的题目来自《C陷阱和缺陷》 挺好的一本书，有一定基础后可以看看）

8. 调试举例3：扫雷

这⾥我们就上⼿调试⼀下扫雷的代码。
演⽰：
• 在函数内部打断点，快速跳转到函数
• 在数组传参，调试进⼊函数，如何在监视窗⼝观察数组的内容： 数组名,n 的形式

调试过程中，要做到心中有数，也就是程序员⾃⼰⼼⾥要清晰的知道希望代码怎么执⾏，然后再去看代码有没有按照我们预定的路线在执⾏。
调试是需要反复去动⼿练习的，调试是可以增加程序员对代码的理解和掌控的，掌握了调试的能⼒，就能看到本质，就像能给程序做B超⼀样，对程序内部⼀览⽆余。

9. 编程常⻅错误归类

9.1 编译型错误

编译型错误⼀般都是语法错误，这类错误⼀般看错误信息就能找到⼀些蛛丝⻢迹的，双击错误信息也能初步的跳转到代码错误的地⽅或者附近。编译错误，随着语⾔的熟练掌握，会越来越少，也容易解决

9.2 链接型错误

看错误提⽰信息，主要在代码中找到错误信息中的标识符，然后定位问题所在。⼀般是因为

• 标识符名不存在
• 拼写错误
• 头⽂件没包含
• 引⽤的库不存在

9.3 运⾏时错误

运⾏时错误，是千变万化的，需要借助调试，逐步定位问题，调试解决的是运⾏时问题。