程序调试技巧

本期介绍🍖
主要介绍：什么是调试，调试的快捷键有哪些，以及这些快捷键的功能，调试时如何查看相关信息如：临时变量、内存数据、调用堆栈、汇编指令、寄存器。👀

一、什么是bug🍖

  bug在程序设计中的术语，是指在软件运行中因为程序本身有错误而造成的功能不正常、体验不佳、死机、数据丢失、非正常中断等现象。而历史上第一个bug其实是由一只钻入计算机中的臭虫导致的计算机无法正常运行，这就是我们今天最爱说的 “ bug ” 的由来。它的意思，和原身一致，真就是“一只臭虫”。

二、什么是调试🍖

  调试（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。那大家是如何调试的呢？是如下图这样的玄学式调试吗，如果是的请扣一。

  所以我们要拒绝玄学式调试。做到在开始调试前让自己的头脑清晰，知道程序将会如何执行；然后验证猜想，看程序是否按照我们的想法在执行。如若程序并没有按照想法在走，那就说明程序出错了。

2.1 调试的基本步骤🍖

1. 发现程序错误的存在
2. 以隔离、消除等方法对错误进行定位
3. 确定错误产生的原因
4. 提出纠正错误的解决方案
5. 对错误给予改正，并重新调试

2.2 Debug和Release版本🍖

  Debug版本：通常称为调试版本，包含调试信息且不做任何优化，所以代码存放空间较大，但便于程序员调试程序。
  Release版本：称为发布版本或用户版本，它往往进行了各种优化，使得程序在代码大小和运行速度上都是最优的，以便用户更好的使用。

  注意：Release版本是无法进行调试的，我们所说的调试是在Debug版中进行的。

三、调试快捷键🍖

• F5：启动调试，通常与F9一起联用，使得程序可以直接跳到下一个断点处，若没有设置断点则会执行完整个程序才停下来。
• F9：设置 / 删除断点，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，然后通过F10一步一步细致的执行下去。
• 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，也可以是一条语句。
• F11：逐语句，每次只执行一条语句，可以使得我们的执行逻辑进入函数的内部。
• shift + F5：停止调试。
• ctrl + F5：开始执行（不调试）。
• ctrl + shift + F5：重启调试。
• ctrl + F9：启用 / 禁用断点。
• ctrl + shift + F5：删除全部断点。

  条件断点：其实我们可以给断点赋上一个条件，只有在该断点处且满足该条件时F5才会停下来。如何设置呢？如下图所示：

  注意1：F10和F11的区别是体现在函数调用时的，F10会忽略调用函数时的细节，而F11则会进入被调函数内部观察细节。

四、调试时查看程序当前信息🍖

  注意：只有当开始调试，窗口才会能够查看相关的信息。

4.1 查看临时变量的值🍖

  VS编译器中存在三种可以查看临时变量的工具：自动窗口、局部变量、监视。其中自动窗口和局部变量会通过上下文环境自动显示变量信息，但当执行进入被调函数时，自动窗口和局部变量只会显示函数内部的变量信息，而函数外部信息将不会显示，这就不便与全局的观测。当然监视可以做到上点，但所需观测的变量需要自己添加。

  注意：其实存在4个监视，但没什么区别，平常使用只需要打开一个即可。

4.2 查看内存信息🍖

  我们可以通过以下这种方法来查看内存中存放的数据，或者通过地址观测变量在内存中是如何存放的。

4.3 查看调用堆栈🍖

  我们知道一个复杂的代码中函数的调用关系时极其混乱的，这是就可以通过调用堆栈，清晰的反应函数的调用关系以及当前调用所处的位置。

4.4 查看汇编信息🍖

  通过该操作可以查看源代码编译完之后所对应的汇编代码。

4.5 查看寄存器信息🍖

五、调试实例🍖

  下面我会给出两个例子来让大家自己调试找错。

例1：为n输入一个值，请求出 1！+2！+3！+……+n！最后结果。🍖

#include<stdio.h>

int main()
{
	int n = 0;
	scanf("%d", &n);
	int i = 0;
	int del = 1;
	int sum = 0;
	for (i = 1; i <= n; i++)
	{
		int j = 0;
		for (j = 1; j <= i; j++)
		{
			del *= j;
		}
		sum += del;
	}
	printf("%d ", sum);
}

例2：奇妙的死循环（找错，是什么导致死循环的出现）🍖

#include<stdio.h>

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

解答时间🍖

  通过调试很容易就能过找到例1中的错误，是由于程序在实现阶乘的时候不断地积增导致的错误，想要改正只需要在求下一数的阶乘时重置累积器就行了。

  至于例2的情况就较为复杂了，首先对其进行调试

  我想看到这很多小伙伴都会疑惑：为什么变量i和arr[12]所处在同一块空间上？这就要讲到代码的底层逻辑了，首先我们需要知道三个知识点：

1. 栈区可以用来存放局部变量、函数的形参、函数调用所开辟的空间。
2. 栈区的使用规则是：先使用高地址，再使用低地址。
3. 数组在内存中存放的形式是：数组随着下标的增长，地址是由低到高变化的。

  更具上面这三条规则，我们就可以绘制一张关于例2的底层原理图，通过该图就不难看出到底是为什么会导致死循环的出现。

  注意：在release版本下执行该程序是不会死循环的。根本原因是由于程序优化所导致的栈区内存开辟方式与默认开辟方式（栈区使用规则：先使用高地址，再使用低地址。）之间出现了差异。如下图所示：在release版本下变量i的地址反而会低于arr数组的地址。

六、编程常见错误

1. 编译型错误（语法错误）——常在编译期间被检查出来
   
     语法错误可以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。

2. 链接错误（出现在链接期间的错误）
   
     链接型错误大部分原因是：找不到函数的符号名（1.标识符不存在；2.标识符拼写错了）。链接型错误无法通过双击（提示信息）找到问题出发地，但可以使用搜索快捷键（ctrl + f） 搜索提示信息中的函数名来找到出错位置。

3. 运行时错误
     可能会导致代码崩溃、死循环、数据泄露等等一系列问题的出现，甚至有时还会出现幽灵bug，令人防不胜防。而解决的方法就是借助调试，逐步定位问题，再解决。

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