Visual Studio的实用调试技巧总结

        对于很多学习编程的老铁们来说，是不是也像下面这张图一样写代码呢？

        那当我们这样编写代码的时候遇到了问题？大家又是怎么排查问题的呢？是不是也像下面这张图一样，毫无目的的一遍遍尝试呢？

        这篇文章我就以 Visual Studio 2022编译器为例，带大家了解在Visual Studio2022编译器上是 如何进行调试C语言代码的。

1. 调试是什么？有多重要

1.1 调试的概念

        调试是什么：调试（英文：Debugging / Debug），又称除错，是发现和减少计算机程序或电子仪器设备中程序错误的一个过程。

1.2 调试的基本步骤

        1.发现程序错误的存在。
         2.以隔离、消除等方式对错误进行定位。
        3.确定错误产生的原因。
        4.提出纠正错误的解决办法。
        5.对程序错误予以改正，重新测试。

1.3 Debug和Release的介绍

        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。
        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，以便用户很好地使用。(该版本不方便程序员调试)。

1.4 Debug和Release版本的对比

        因此，我们平常在编译器中写代码时，都是用的Debug版本。并且我们说调试就是在Debug版本的环境中，找代码中潜伏的问题的一个过程。

        对于如下同一份代码，我们来看看在 Debug环境 和 Release环境 中的结果展示：

#include<stdio.h>

int main()
{
	int arr[] = { 1,2,3,4,5,6 };
	int* p = arr;

	printf("%d\n", *(p + 2));

	return 0;
}

        Debug环境中：

        Release环境中：

        由结果中可以看出，Release环境下的执行文件(即 .exe文件)会比 Debug环境下的执行文件小好几倍，这是因为Release版本会对代码进行各种优化，因此这种版本也并不适合我们进行调试。

        那编译器进行了哪些优化呢？再来看看下面这段代码在两种环境下的结果展示：

#include<stdio.h>

int main()
{
	int i = 0;
	int arr[10] = { 0 };

	for (i = 0; i <= 12; i++)
	{
		arr[i] = 0;
		printf("hahaha\n");
	}
	return 0;
}

        同样的代码，在Debug环境中死循环，在Release环境下却能正常运行。这时我们通过调试看看这段代码在两种环境下的反汇编展示对比：

        观察两种环境下的汇编指令可以看出，Release版本会删除一些不必要的指令，从而使得编译器在运行代码时速度上是最优的。

        这时候也许有老铁会疑惑为什么这段代码在Debug环境下死循环报错(依赖于编译器的环境，在x86环境下会死循环，x64环境下会报错)呢？下面我就给大家仔细讲讲。

        首先要知道的是，局部变量在内存中的栈区上开辟空间的，而栈区内存空间的使用习惯：先使用高地址处的空间，再使用低地址的空间 (在不同的编译器上有所区别)，如下图所示

        而数组，随着下标的增长，地址是由低到高变化的，且数组内存是连续存储的。因此上述代码中通过for循环对数组进行越界访问，并对数组元素重新赋值为0，这样就可能会导致arr[10] —— arr[12]中所开辟的内存空间 与 局部变量i 所开辟的内存空间重叠，从而导致 变量i 的值被修改为0，进而陷入死循环。

        这也提醒我们在对数组进行访问时千万不能越界访问呀！！

2. Windows环境调试介绍

        在对代码进行调试前，一定要将编译器的环境设置为 Debug版本，这样才能正常调试！

2.1 Visual Studio中常用的一些快捷键

        F5 —— 启动调试，经常用来直接跳到下一个断点处(切换断点)。
        F9 —— 创建断点和取消断点。断点的重要作用，可以在程序的任意位置设置断点。这样就可以使得程序在想要的位置随意停止执行，继而一步步执行下去。
        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。(逐过程简单的说，就是当遇到函数调用时，直接就执行完成了，而不会进入到函数内部。)
        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（这是最常用的）。(逐语句简单点说，就是当遇到调用函数时，会进入函数内部逐一执行每条语句。)
        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。

如果直接按 F5 没用，就试试 Fn+F5，其他快捷键也是一样的。如果忘记这些快捷键了，Visual Studio上也有提示的。

        当进行调试后，就能看到以下窗口，记住一定要调试启动后才能看到：

3. 如何写出好（易于调试）的代码

        对于一份优秀的代码，通常会有以下几个特性：

                1. 代码运行正常。
                2. bug很少。
                3. 效率高。
                4. 可读性高。
                5. 可维护性高。
                6. 注释清晰。
                7. 文档齐全。

4. 常见的coding技巧

        1. 使用assert 。
        2. 尽量使用const。
        3. 养成良好的编码风格。
        4. 添加必要的注释。
        5. 避免编码的陷阱。

这里给大家讲解一下第一点assert。

        assert是一个库函数(调用是需要包含头文件：#include<assert.h>)，又为 断言 —— 只要不符合assert内的判断则会报错，反之则代码正常运行。

        举例如下：

        当我们用 assert 来判断所传的地址是否为空地址时，如果不为空，则代码正常运行，反之则报错(Assertion failed: p != NULL)，这样通过assert函数就能很好的指出代码的问题。

5. 常见的编译错误

        1. 编译型错误：直接看错误提示信息（双击），解决问题。或者凭借经验就可以搞定。相对来说简单。(一般找到的都是语法问题)
        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。一般是标识符名不存在或者拼写错误。
        3. 运行时错误：借助调试，逐步定位问题。最难搞。

        最后就是如果我们想要在将来写出一份优秀的代码，一定要熟练掌握调试技巧，并且多使用快捷键，提升效率。只有多动手，尝试调试，我们才能有进步！！