精通 VS 调试技巧,学习与工作效率翻倍!
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所属专栏：C语言学习
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1. 什么是调试
当我们写代码时候常常会遇见输出结果不符合我们预期的情况，那这时候我们该怎么办呢？
这时候我们就需要调试(debug)，调试简单来说就是去寻找问题，找到错误原因，修改代码的过程。
2. Debug和Release
- 在VS编译器中有着这Debug和Release两个选项，他们分别是调试版本与发布版本，那这两者有什么区别么，我们可以看看下表
| 名称 | 优点 | 缺点 |
|---|---|---|
| Debug | 包含调试信息，易于调试 | 未做任何优化，体积大 |
| Release | 体积小，编译时对应用程序的速度进行优化 | 无法调试 |
- Debug文件与Release文件(需要代码运行才生成)
通过观察我们可以知晓，Release生成的应用文件要比Debug生成的应用文件小的多
3. 调试快捷键
我们在调试过程中可以使用一些快捷键帮助我们节省时间。
下表列出了比较常用的快捷键以及其功能：
| 快捷键 | 功能 |
|---|---|
| F5 | 启动调试，经常⽤来直接跳到下⼀个断点处，⼀般是和F9配合使⽤。 |
| F9 | 创建断点和取消断点 |
| 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。 |
| 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。 |
- 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定执⾏，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。
4. 监视和内存观察
4.1 监视
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，这时候就要用到监视
比如我们要监视下面这段代码：
int main()
{
int i = 0;
for (i = 0; i < 10; i++)
{
printf("%d ", i);
}
return 0;
}
- 打开监视(提前F11启动调试)
- 监视变量
通过监视变量的变化，能够更好的发现错误信息
4.2 内存
除了探究变量改变状况，我们还可以探究变量在内存中的存储
我们还是以上面那段代码举例：
- 打开内存(提前F11启动调试)
- 内存信息
5. 调试举例
5.1 实例一：简单调试
计算 1!+2!+3!的和
错误代码：
int main()
{
int i = 0;
int ret = 1;
int sum = 0;
for (i = 1; i <= 3; i++)
{
for (int j = 1; j <= i; j++)
{
ret *= j;
}
sum += ret;
}
printf("%d ", sum);
return 0;
}
输出结果： 15
有时候我们不能一下子看出错误，这时候我们就需要调试
-
第一步分析
1!=1
sum=1
2!=2
sum=3
3!=6
sum=9
-
监控变量并调试分析
- 第一步没问题，F10继续调试
- 第二步没问题，F10继续调试
- 第三步有问题
- 增加变量继续分析
- 第一步没问题，F10继续调试
为什么ret的值会出现不符合预期的情况呢？我们再次观察代码就会发现ret的值在每次使用后都没有更新，所以出现不符合预期的情况
正确代码：
int main()
{
int i = 0;
int ret = 1;
int sum = 0;
for (i = 1; i <= 3; i++)
{
ret = 1;//更新
for (int j = 1; j <= i; j++)
{
ret *= j;
}
sum += ret;
}
printf("%d ", sum);
return 0;
}
5.2 实例二：深度理解
在VS2022、X86、Debug的环境下，下⾯代码输出结果是什么？
#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("betty\n");
}
return 0;
}
输出结果：死循环打印betty
为什么会出现下面结果呢？这段代码不是越界访问了吗？这时我们又要调试起来
- 数组未越界时，并没有发现问题
- 数组越界时，我们发现当arr[12]=0时，i也变为0，这也是为什么代码会死循环的原因
- 为什么改变arr[12]的值，i也随之改变呢？我们猜测i与arr[12]的地址相同
- 事实也证明我们的猜测是正确的
那为什么会这样呢？我们要知道以下三点：
- 局部变量一般存储在内存中的栈区
- 栈区内存的使⽤习惯是从⾼地址向低地址使⽤的，所以变量i的地址是较⼤的。arr数组的地址整体是⼩于i的地址。
- 数组在内存中的存放是：随着下标的增⻓，地址是由低到⾼变化的。
图像演示如下：
- 原因：在该环境下，arr与i的地址直接刚好差两个整型，当越界访问到arr[12]时刚好与i的地址重合，所以改变arr[12]的值也会改变i的值，代码也就会死循环
注意：
-
在不同的编译器下可能arr与i空出的空间⼤⼩是不⼀样的，代码中这些变量内存的分配和地址分配是编译器指定的，所以的
不同的编译器之间就有差异了。所以这个题⽬是和环境相关的。 -
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。
5.3 实例三：断点调试
我们知道了简单调试该如何去调，那断点调试该如何去进行呢？
我们以下面这段代码举例：
int main()
{
int i = 0;
for (i = 0; i < 100; i++)//第一步
{
printf("Betty ");
}
int arr[10] = { 0 };
for (i = 0; i < 10; i++)//第二步
{
//.....
}
return 0;
}
- 如果我们可以确定第一步没有问题，问题出现在第二步，如果一步一步调试的话，要调试100次才会到第二步
- 所以这时候我们就需要用到断点
- 首先我们选中要调试的行数，按下F9打下断点，然后F5开始调试
- 如果觉得第一步i==50时有问题，也可以在第一步设置断点，然后右击断点设置条件
6. 编译器报错
6.1 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，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。
6.2 链接型错误
链接型错误一般是因为标识符名不存在，拼写错误，头文件未包含，引⽤的库不存在
6.3 运⾏时错误
运行时错误复杂多样，一般需要借助调试的手段才能发现
