实用调试技巧

目录：

1.什么是bug？

2.调试是什么？有多重要？

3.debug和release的介绍

4.Windows环境调试介绍

5.一些调试的实例

6.如何写出好(易于调试)的代码

7.编程常见的错误

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1.什么是bug？

bug--->臭虫、虫子。

为什么含义是臭虫、虫子呢？

答案是：第一次被发现的导致计算机错误的是一只飞蛾，也是第一个计算机程序的错误。

2.调试是什么？有多重要？

前言：

        所有发生的事情都一定有迹可循，如果问心无愧，就不需要掩盖也就没有迹象了，如果问心有愧，就必然需要掩盖，那就一定会有迹象，迹象越多就越容易顺藤而上，这就是推理的途径。

        顺着这条途径顺流而下就是犯罪，逆流而上就是真相。

        一名优秀的程序员都是一名出色的侦探。

        每一次调试都是尝试破案的过程。

2.1调试是什么？

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

2.2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

2.3Debeg和Release的介绍

Debug通常称为调试版本，它包含调试信息，并且不做任何优化，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。 

（1）在VS2019中如何转换？

（2）Release对代码大小上是最优的：

代码：

#include<stdio.h>//自定义函数——实现对整数数组的冒泡排序
void bubble_sort(int* str, int sz)
{//趟数int i = 0;for (i = 0; i < sz - 1; i++){//一趟冒泡排序的过程int j = 0;for (j = 0; j < sz - 1 - i; j++){//升序if (str[j] > str[j + 1]){int tmp = str[j];str[j] = str[j + 1];str[j + 1] = tmp;}}}
}int main()
{int arr[] = { 10,9,8,7,5,6,4,1,2,3 };//定义整形数组，并初始化int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);//计算数组的大小//调用函数，实现升序bubble_sort(arr, sz);//输出升序后的数组int i = 0;//循环变量for (i = 0; i < sz; i++){printf("%d ", arr[i]);}printf("\n");return 0;
}

观察分别在Debeg和Release环境下生成的可执行程序的大小：

（3）Release对代码运行速度上是最优的

代码：

#include <stdio.h>
int main()
{int i = 0;//数组下标界限0~9int arr[10] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 };for (i = 0; i <= 12; i++){//数组下标为10~12时数组越界arr[i] = 0;printf("hehe\n");}return 0;
}

在Debeg和环境下该代码死循环，解释在调试的实例二。

在Release环境下该代码打印13次hehe，不死循环，因为编译器优化把i的地址放在数组arr地址的下面了。

3.Windows环境调试介绍

 3.1调试环境的准备

在环境中选择debug选项，才能使代码正常调试。

3.2学会快捷键

最常使用的几个快捷键：

F5

启动调试，经常用来直接跳到下一个断点处。 

 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停止执行，继而一步步执行下来。

F5和F9常配合使用，F5一般不会单独使用的。断点再多文件、多代码中常用。

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(这是最常用的)。

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。

3.3调试的时候查看程序当前信息

注意：只有先F10开始调试，才能看到程序当前信息。

3.3.1查看临时变量的值

在调试开始之后，用于观察变量的值。

3.3.2查看内存信息

在F10调试开始之后，用于观察内存信息。

3.3.3查看汇编信息

在F10调试开始之后，有两种方式转到汇编。

（1）第一种方式：右击鼠标，选择[转到汇编]：

（2）第二种方式：

可以切换到汇编。

3.3.4查看寄存器信息

在F10调试起来之后，有两种方式观察寄存器信息。

（1）第一种方式：

 （2）知道寄存器的名字，可以在监视中观察寄存器信息。

可以查看当前运行环境的寄存器的使用信息。

3.3.5查看调用堆栈

在F10调试之后，可以观察调用堆栈。

通过调用堆栈，可以清晰的反应函数的调用关系以及当前调用所处的位置。 

 4.多多动手，尝试调试，才能有进步

①一定要熟练掌握调试技巧；

②初学者可能80%的时间在写代码，20%的时间在调试。但是一个程序员可能20%的时间在写代码，但是80%的时间在调试。

③我们现在所讲的都是一些简单的调试，以后可能会出现很复杂的调试场景:多线程程序的调试等。

④多多使用快捷键，提升效率。

5.一些调试的实例

实例一：

实现代码：求 1！+2！+3！ ...+ n! ；不考虑溢出。

代码1：实现阶乘

#include<stdio.h>int main()
{//输入求几的阶乘int n = 0;scanf("%d", &n);//实现求n!  n!=n*(n-1)int ret = 0;int i = 0;for (i = 1; i <= n; i++){ret *= i;}//输出结果printf("%d\n", ret);return 0;
}

 如果我们输入3，想输出6，但实际输出的是0.

why？

这里我们就得找我们的问题：

①首先通过经验推测问题出现的原因，初步确定问题可能的原因最好。

②实际上手调试很有必要。

③调试的时候我们要心里有数。

通过初步推测ret变量有问题，我们在在for循环打断点调试观察变量ret具体有什么问题。

代码2： 求 1！+2！+3！ ...+ n!

#include<stdio.h>int main()
{//输入有n个阶乘int n = 0;scanf("%d", &n);//循环 求 1！+2！+3！ ...+ n! int ret = 1;int i = 0;int sum = 0;//存放阶乘的累加和for (i = 1; i <= n; i++){int j = 0;//实现求i的阶乘for (j = 1; j <= i; j++){ret *= j;}sum += ret;}//输出结果printf("%d\n", sum);return 0;
}

如果我们输入3，想输出9，但实际输出15。

why？

分析：推测循环出错了，第一次调试在第二个循环处打断点，一步步调试监视变量的变化。

但是没有发现是哪里错了，第二次调试在断点处右击设置断点条件快速调试到错误处，符合断点条件就停止，再F10观察具体原因。

 实例二：

#include <stdio.h>
int main()
{int i = 0;//数组下标界限0~9int arr[10] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 };for (i = 0; i <= 12; i++){//数组下标为10~12时数组越界arr[i] = 0;printf("hehe\n");}return 0;
}

数组越界应该是程序错误，不执行但是我们运行后发现程序死循环了。

why？

我们F10调试起来观察变量。

在调试的时候，我们发现每一次i的值都和arr[12]的值一样，当arr[12]=0时，i也变成0了，所以死循环。

那arr[12]和i是不是地址一样？我们调试观察之后确实是一样的。 

图解：

在i和arr数组中间恰好就是2个整形吗？

答：不一定，该代码只是在VS2019 X86环境下实验的结果。

        如果是VC6.0——i和arr之间没有多余的空间，gcc——i和arr之间有一个整形空间。 

        所以说平时我们写代码要注意不数组越界了。

6.如何写出好（易于调试）的代码

6.1优秀的代码：

①代码运行正常

②bug很少

③效率高

④可读性高(如良好的代码风格，函数名、变量名见名知意等)

⑤可维护性高

⑥注释清晰

⑦文档齐全

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

6.2示范

模拟实现库函数strcpy：

strcpy：

1.函数原型：

2.函数功能：

3.函数参数： 

 4.函数的返回类型：

代码1：模拟实现strcpy

分析：

#include<stdio.h>
#include<string.h>//自定义strcpy//代码1
void my_strcpy(char* dest, const char* src)
{//拷贝'\0'之前的字符while (*src != '\0'){*dest = *src;dest++;src++;}//拷贝'\0'*dest = *src;
}
int main()
{//将arr2中的字符串拷贝在arr1char arr1[20] = "#############";char arr2[] = "hello";//调用库函数实现//strcpy(arr1, arr2);//调用自定义函数实现my_strcpy(arr1, arr2);//打印拷贝后的arr1printf("%s\n", arr1);return 0;
}

代码2：优化函数体

#include<stdio.h>
#include<assert.h>//自定义strcpy//代码2
void my_strcpy(char* dest, const char* src)
{//优化1：使用指针之前一定要检查是否有效，如果无效就报错//assert--断言// assert中可以放一个表达式，表达式结果为假就报错，为真就啥事都不发生，正常运行//assert的头文件是assert.h//assert其实在release版本中被优化调了assert(dest && src);//断言指针的有效性//优化2：使代码简化//*dest++ = *src++;//等价于//*dest = *src;//dest++;src++;while (*dest++ = *src++)//'\0'的ASCII码值就是0，所以拷贝到'\0'停止{;}
}
int main()
{//将p中的字符串拷贝在arr1char arr1[20] = "#############";char* p = NULL;//调用自定义函数实现my_strcpy(arr1, p);//打印拷贝后的arr1printf("%s\n", arr1);return 0;
}

程序结果：

代码3：优化函数的形参

如下代码我们程序不报错，但是没有成功完成我们想要的拷贝：

#include<stdio.h>
#include<assert.h>void my_strcpy(char* dest, char* src)
{assert(dest && src);//断言指针的有效性while(*src++ = *dest++)//程序员喝酒，写反了这样我们没有实现拷贝的目的{;}//将src所指向内容拷贝到dest所指向数组
}int main()
{char arr[20] = "#############";char arr1[20] = "hello";my_strcpy(arr, arr1);printf("%s\n", arr);return 0;
}

 该怎么避免出现这种错误呢？

我们先来学习const的作用：

#include <stdio.h>void test()
{//代码1//定义两个整型变量int n = 10;int m = 20;//没有const修饰int* p = &n;//可以通过指针变量p将指针所指向的内容n的值改成20？*p = 20;//ok//可以修改指针变量本身？p = &m; //ok
}
void test1()
{//代码2const int num = 10;//num = 20;//err,因为num被const修饰，所以不能修改//但是通过指针变量p，num能被修改了(p就像卖票的黄牛一样)int* p = &num;*p = 20;
}
void test2()
{//代码3int n = 10;int m = 20;//const放在*的左边const int* p = &n;//也可写成：int const* p = &n;//*p = 20;//err,因为const修饰的指针p指向的内容，所以不能通过指针来修改p = &m; //ok，因为const只修饰的是指针p指向的内容，所以指针变量本身可以修改
}
void test3()
{//代码4int n = 10;int m = 20;//const放在*的右边int* const p = &n;*p = 20; //ok，因为const只修饰的是指针变量本身，所以指针指向的内容可以通过指针改变//p = &m;  //err,因为const修饰的是指针变量本身，所以指针变量本身不能被修改
}
int main()
{//测试无cosnt的test();//测试const修饰变量test1();//测试const放在*的左边test2();//测试const放在*的右边test3();return 0;
}

结论：

const修饰指针变量的时候：

1.const如果放在*的左边，const修饰的是指针指向的内容，保证指针指向的内容不能通过指针来改变；但是指针变量本身可以修改。

2.const如果放在*的右边，const修饰的是指针变量本身，保证指针变量本身的内容不能被修改；但是指针指向的内容，可以通过指针来改变。

3.const就像法律，不能被修改。

学习了const的作用，我们来修改刚在代码的问题，可以运行但是没有完成拷贝，是因为*dest++和*src++写反了，因为src所指向的内容不变。所以我们可以在把第二个形参改成const int* src,用const修饰指针指向的内容，这样的话如果不小心将*dest++和*src++写反直接就编译错误，不会运行成功，很快就发现代码的错误了。

#include<stdio.h>
#include<assert.h>void my_strcpy(char* dest,const char* src)
{assert(dest && src);//断言指针的有效性while (*src++ = *dest++)//程序员喝酒，写反了这样我们没有实现拷贝的目的{;}//将src所指向内容拷贝到dest所指向数组
}int main()
{char arr[20] = "#############";char arr1[20] = "hello";my_strcpy(arr, arr1);printf("%s\n", arr);return 0;
}

如下图：

代码4：优化函数的返回类型（最终的优化版本）

#include<stdio.h>
#include<assert.h>//库函数strcpy的返回值是目的地的起始地址
char* my_strcpy(char* dest,const char* src)
{assert(dest && src);//断言指针的有效性char* ret = dest;//存放目的地的起始地址while (*dest++ = *src++){;}//将src所指向内容拷贝到dest所指向数组return ret;
}int main()
{char arr[20] = "#############";char arr1[20] = "hello";//优点：链式访问（有返回值才可以）printf("%s\n", my_strcpy(arr, arr1));return 0;
}

 运行结果：

 练习：模拟strlen

#include<stdio.h>
#include<assert.h>//size_t是unsigned int的别名，因为长度没有负数
size_t my_strlen(const char* str)
{assert(str != NULL);//断言指针的有效性size_t count = 0;//计数while (*str++){count++;}return count;
}int main()
{char arr[] = "abcdef";printf("%d\n", my_strlen(arr));return 0;
}

 7.编程常见的错误

7.1编译型错误（语法错误）

直接看错误提示信息（双击锁定），解决问题。或者凭借经验就可以搞定，相对来说简单。

7.2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。 

类型1：库函数不包含头文件

类型2：拼写错误

 我们怎么找到错误位置？

7.3运行时错误（编译、链接都没错，但是运行结果有问题）

借助调试，逐步定位问题，最难搞。 

 最后温馨提示：

        做一个有心人，积累排错经验！