C语言：调试的概念和调试器的选择

所谓调试（Dubug），就是跟踪程序的运行过程，从而发现程序的逻辑错误（思路错误），或者隐藏的缺陷（Bug）。 在调试的过程中，我们可以监控程序的每一个细节，包括变量的值、函数的调用过程、内存中数据、线程的调度等，从而发现隐藏的错误或者低效的代码。 我敢保证，每个人都会遇到逻辑错误，而且会经常遇到，初学者更是错的离谱，所以，必须掌握调试技能，没有选择的余地，没有学会调试就是没有学会编程！

调试器（Debugger）

调试需要借助专业的辅助软件——调试器（Debugger）。现在主流 C/C++调试器有下面几种：

1) Remote Debugger

Remote Debugger 是 VC/VS 自带的调试器，与整个 IDE 无缝衔接，使用非常方便，初学者建议使用该调试器，本教程也以 VS2010 为例讲解调试技巧。

2) WinDbg

大名鼎鼎的 Windows 下的调试器，它的功能甚至超越了 Remote Debugger，它还有一个命令行版本 （cdb.exe），但是这个命令行版本的调试器指令比较复杂，不建议初学者使用。

3) LLDB

XCode 自带的调试器，Mac OS X 下开发必备调试器。

4) GDB

Linux 下使用最多的一款调试器，也有 Windows 的移植版，如果你不使用 VC/VS，GDB 将是一个不错的选择。

默认情况下，程序不会进入调试模式，代码会瞬间从开头执行到末尾。要想观察程序的内部细节，就得让程序在某个地方停下来，我们可以在这个地方设置断点。

所谓断点（BreakPoint），可以理解为障碍物，人遇到障碍物不能行走，程序遇到断点就暂停执行。

上图中，我们希望让程序在第 4 行代码处暂停执行，那么在第 4 行代码左侧的灰色部分单击鼠标即可插入断点。你也可以将光标定位到要暂停的代码行，然后按 F9 键插入断点。也可以在要暂停的位置单击鼠标右键，在弹出菜单中插入断点，如下图所示：

插入断点后，点击上方的“运行”按钮，或者按 F5 键，即可进入调试模式，如下图所示：

可以看到，程序虽然运行了，但并未输出任何数据，这是因为在输出数据之前就暂停了。同时，在 IDE 的上方出现了与调试相关的工具条，下方也多出了几个与调试相关的窗口：

 调用堆栈可以看到当前函数的调用关系。

 断点窗口可以看到当前设置的所有断点。

 即时窗口可以让我们临时运行一段代码，后续我们会重点讲解。

 输出窗口和我们之前看到的没有，用来显示程序的运行过程，给出错误信息和警告信息。

 自动窗口会显示当前代码行和上一代码行中所使用到的变量。

 局部变量窗口会显示当前函数中的所有局部变量。

 线程和模块窗口暂时无需理会。

如果你的 VS 缺少某个窗口，可以通过 VS 上方的“调试”菜单调出，如下图所示：

注意：必须在调试状态下才能看到图中的菜单。

如果你希望关闭某个窗口，可以在窗口标题处单击鼠标右键，在弹出菜单中隐藏，如下图所示：

断点的真正含义

严格来说，调试器遇到断点时会把程序暂时挂起，让程序进入一种特殊的状态——中断状态，这种状态下操作系统不会终止程序的执行，也不会清除与程序相关的元素，比如变量、函数等，它们在内存中的位置不会发生变化。

关键是，处于中断状态下的程序允许用户查看和修改它的运行状态，比如查看和修改变量的值、查看和修改内存中的数据、查看函数调用关系等，这就是调试的奥秘。

继续执行程序

点击“运行”按钮或者按 F5 键即可跳过断点，让程序恢复正常状态，继续执行后面的代码，直到程序结束或者遇到下一个断点。

在调试过程中，按照上面的方法可以设置多个断点，程序在执行过程中每次遇到断点都会暂停，如下图所示：

删除断点

如果不希望程序暂停，可以删除断点。删除断点也很简单，在原有断点处再次单击鼠标即可，也可以将光标定位到要删除断点的代码行，再次按 F9 键，或者在右键菜单中删除，如下图所示

代替暂停语句

在 VS 下，程序运行结束后不会自动暂停（一闪而退），要手动添加暂停语句 system("pause");，如果大家觉得麻烦，也可以在代码最后插入断点，强制程序暂停。

设置了断点，就可以观察程序的运行情况了，其中很重要的一点就是查看相关变量的值，这足以发现大部分逻辑错误。

将下面的代码复制到源文件中：

1. #include <stdio.h>
2. int main(){
3. int value_int, array_int[3];
4. float value_float;
5. char* value_char_pointer;
6. //在这里插入断点
7. value_int = 1048576;
8. value_float = 2.0;
9. value_char_pointer = "Hello World";
10. array_int[0] = 379; array_int[1] = 94;
11. //在这里插入断点
12. return 0;
13. }

在第 7 行和第 12 行插入断点。运行到第一个断点时，在局部变量窗口可以看到各个变量的值：

可以看到，未经初始化的局部变量和数组的值都是垃圾值，是随机的，没有意义。双击变量的值，可以进行修改。

点击“运行”按钮或按 F5 键，程序会运行到下一个断点位置，在局部变量窗口可以看到各个值的变化：

更加快捷的方式

除了在窗口中查看变量，还有一种更加便捷的方法：在调试模式下，把鼠标移动到要查看的变量的上方，即可看他它的值。如下图所示：

如果是数组、指针、结构体等还可以展开，如下图所示：

这种查看变量的方式在实际开发中使用很多。

添加监视

如果你希望长时间观测某个变量，还可以将该变量添加到监视窗口。在要监视的变量处单击鼠标右键，弹出如下菜单：

选择“添加监视”，在 VS 下方的监视窗口就可以看到当前变量：

这样，每次变量的值被改变都会反映到该窗口中，无需再将鼠标移动到变量上方查看其值。尤其是当程序稍大时，往往需要同时观测多个变量的值，添加监视的方式就会显得非常方便。