实用调试技巧(1)

简介: 实用调试技巧(1)


1. 什么是bug?

bug原义为虫子,小昆虫;又因为第一次被发现的导致计算机错误的是一只飞蛾,所以bug又译为程序错误。

2. 调试是什么?有多重要?

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程序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

2.3 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。

#include <stdio.h>
int main()
{
  int arr[10] = { 0 };
  int i = 0;
  for (i = 0; i < 10; i++)
  {
    arr[i] = 10 - i;
  }
  for (i = 0; i < 10; i++)
  {
    printf("%d ", arr[i]);
  }
  return 0;
}

以上代码在Debug版本中的大小:

以上代码在Release版本中的大小:

此外,只有在Debug环境下才能够进行调试,而在Release环境下是无法进行调试的!!!

3. Windows环境调试介绍

注:linux开发环境调试工具是gdb,后期会进行介绍。

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。

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。

注:更多快捷键点此处

3.3 调试的时候查看程序当前信息

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。

查看临时变量的值有以下三种方式:

其中,监视是最实用的,你可以在里面观察任何你想观察的东西;自动窗口会根据你调试的那一行的上下行自动给出监视的变量,不可以自己改变;局部变量只能监视你代码中创建的局部变量,也不能自己改变。

3.3.2 查看内存信息

在调试开始之后,用于观察内存信息。

3.3.3 查看调用堆栈

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。

3.3.4 查看汇编信息

在调试开始之后,有两种方式转到汇编:

  1. 右击鼠标,选择【转到反汇编】:
  2. 调试 -> 窗口 -> 反汇编
3.3.5 查看寄存器信息

4. 多多动手,尝试调试,才能有进步

  • 一定要熟练掌握调试技巧。
  • 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%的时间在写程序,但是80%的时间在调试。
  • 我们所讲的都是一些简单的调试,以后可能会出现很复杂调试场景:多线程程序的调试等。
  • 多多使用快捷键,提升效率。

5. 一些调试的实例

5.1 实例一

实现代码:求 1!+2!+3! …+ n! ;不考虑溢出。

#include <stdio.h>
int main()
{
  int i = 0;
  int sum = 0;//保存最终结果
  int n = 0;
  int ret = 1;//保存n的阶乘
  scanf("%d", &n);
  
  for(i=1; i<=n; i++)
  {
    int j = 0;
    
    for(j=1; j<=i; j++)
    {
      ret *= j;
    }
    
    sum += ret;
  }
  
  printf("%d\n", sum);
  
  return 0;
}

这时候我们如果输入3,期待输出9,但实际输出的是15。

why?

这里我们就得找我们的问题:

  1. 首先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. 调试的时候我们心里有数。

通过一步步的调试,我们发现是因为ret没有及时变回1所导致的,正确代码如下:

#include <stdio.h>
int main()
{
  int i = 0;
  int sum = 0;//保存最终结果
  int n = 0;
  int ret = 1;//保存n的阶乘
  
  scanf("%d", &n);//3
  
  for (i = 1; i <= n; i++)//1 2 3
  {
    int j = 0;
    ret = 1;
    
    for (j = 1; j <= i; j++)
    {
      ret *= j;
    }
    
    sum += ret;
  }
  
  printf("%d\n", sum);
  
  return 0;
}

5.2 实例二

研究程序死循环的原因:

#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("hehe\n");
  }
  
  return 0;
}

通过调试,我们发现当i = 12,arr[i] = 0时,arr[12]和i同时变为0,于是我们可以取出arr[12]和i的地址进行观察,发现它们的地址是相同的,因此,当把arr[12]改为0的同时,也把i改成了0,所以造成了死循环。

那么为什么arr[12]和i的地址相同呢?

i和arr是局部变量,是放在内存中栈区上的,栈区内存的使用习惯:先使用高地址处的空间,再使用低地址处的空间;又因为数组随着下标的增长,地址是由低到高变化的。


此外,上文提到过Release版本可以进行各种优化,实例二就能证明:

#include <stdio.h>
int main()
{
  int i = 0;
  int arr[10] = { 0 };
  printf("%p\n", &i);
  printf("%p\n", &arr[0]);
  printf("%p\n", &arr[9]);
  for (i = 0; i <= 12; i++)
  {
    arr[i] = 0;
    printf("hehe\n");
  }
  
  return 0;
}

将以上代码切换到Release版本下运行,就会发现其没有死循环,也没有报错,这就证明了Release版本确实可以进行优化。(Release版本中i的地址比arr[0]的地址要低;变量在内存中开辟的顺序发生了变化,影响到了程序执行的结果)


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