前言：
●由于作者水平有限，文章难免存在谬误之处，敬请读者斧正，俚语成篇，恳望指教！
——By 作者：新晓·故知
8-实用调试技巧
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1. 什么是bug？
第一次被发现的导致计算机错误的飞蛾，也是第一个计算机程序错误。
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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
发现程序错误的存在
以隔离、消除等方式对错误进行定位
确定错误产生的原因
提出纠正错误的解决办法
对程序错误予以改正，重新测试
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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。
代码：
#include <stdio.h> int main() { char *p = "hello bit."; printf("%s\n", p); return 0; }
上述代码在Debug环境的结果展示
上述代码在Release环境的结果展示
Debug和Release反汇编展示对比：
所以我们说调试就是在Debug版本的环境中，找代码中潜伏的问题的一个过程。
那编译器进行了哪些优化呢？ 请看如下代码：
#include <stdio.h> int main() { int i = 0; int arr[10] = {0}; for(i=0; i<=12; i++) { arr[i] = 0; printf("hehe\n"); } return 0; }
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如果是 debug 模式去编译，程序的结果是死循环。 如果是 release 模式去编译，程序没有死循环。 那他们之间有什么区别呢？ 就是因为优化导致的
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
3. Windows环境调试介绍
注：linux开发环境调试工具是gdb
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
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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 长用的）。
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 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）第一种方式：右击鼠标，选择【转到反汇编】：
（2）第二种方式：
可以切换到汇编代码。
3.3.5 查看寄存器信息
可以查看当前运行环境的寄存器的使用信息。
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
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; }
int main() { int n = 0; scanf("%d", &n);//3 //计算n的阶乘 int i = 0; int ret = 1; int j = 0; int sum = 0; //1+2+6 = 9 for (j=1; j<=n; j++) { ret = 1; for (i = 1; i <= j; i++) { ret *= i; } sum += ret; } printf("%d\n", sum); return 0; }
这时候我们如果3，期待输出9，但实际输出的是15。 why? 这里我们就得找我们问题。
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断点——条件断点
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
5.2 实例二
#include <stdio.h> int main() { int i = 0; int arr[10] = {0}; for(i=0; i<=12; i++) { arr[i] = 0; printf("hehe\n"); } return 0; }
研究程序死循环的原因。
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适当的越界，arr[12]覆盖了i,因此i永远都不会超过12！则for语句里的判断语句i<=12永远为真!形成死循环！
以下是底层原理！但具有随机性！因为不同编译环境，覆盖的空隔不同！此例编译环境为visual stdio 2019,变量之间相隔空间为2个元素！
见下图+讲解：
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此处,i<=12时，越界访问到i,程序一直在执行，导致死循环，一直在实行逻辑，没有机会报错！
而i<=11时，越界未访问到i,则越界访问时，程序停下的那一刻，有机会报错，提示已越界！
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正确的方式就是写出合乎逻辑的代码！
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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
2. bug很少
3. 效率高
4. 可读性高
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
/*** *char *strcpy(dst, src) - copy one string over another * *Purpose: * Copies the string src into the spot specified by * dest; assumes enough room. * *Entry: * char * dst - string over which "src" is to be copied * const char * src - string to be copied over "dst" * *Exit: * The address of "dst" * *Exceptions: *******************************************************************************/ char * strcpy(char * dst, const char * src) { char * cp = dst; assert(dst && src); while( *cp++ = *src++ ) ; /* Copy src over dst */ return( dst ); }
注意：
1. 分析参数的设计（命名，类型），返回值类型的设计
2. 这里讲解野指针，空指针的危害。
3. assert的使用，这里介绍assert的作用
4. 参数部分 const 的使用，这里讲解const修饰指针的作用
5. 注释的添加
#include<string.h> int main() { //strcpy - string copy - 字符串拷贝 char arr1[20] = { 0 }; char arr2[] = "hello"; strcpy(arr1, arr2); printf("%s\n", arr1); return 0; }
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——By 作者：新晓·故知
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6.3 const的作用
#include <stdio.h> //代码1 void test1() { int n = 10; int m = 20; int *p = &n; *p = 20;//ok? p = &m; //ok? } void test2() { //代码2 int n = 10; int m = 20; const int* p = &n; *p = 20;//ok? p = &m; //ok? } void test3() { int n = 10; int m = 20; int *const p = &n; *p = 20; //ok? p = &m; //ok? } int main() { //测试无cosnt的 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，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。但是指针变量本身的内容可变。
2. const如果放在*的右边，修饰的是指针变量本身，保证了指针变量的内容不能修改，但是指 针指向的内容，可以通过指针改变。
注: 介绍《高质量C/C++编程》一书中最后章节试卷中有关 strcpy 模拟实现的题目。
练习： 模拟实现一个strlen函数 参考代码：
#include <stdio.h> int my_strlen(const char *str) { int count = 0; assert(str != NULL); while(*str)//判断字符串是否结束 { count++; str++; } return count; } int main() { const char* p = "abcdef"; //测试 int len = my_strlen(p); printf("len = %d\n", len); return 0; }
#include<string.h> void my_strcpy(char* dest, char* src) { while (*src != '\0') { *dest = *src; dest++; src++; } *dest = *src;//处理\0 // *dest ='\0' 这种写法有歧义，不知是来自*src中还是来自其他 } int main() { //strcpy - string copy - 字符串拷贝 char arr1[20] = { 0 }; char arr2[] = "hello"; my_strcpy(arr1, arr2); printf("%s\n", arr1); return 0; }
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优化1：
优化1 解决空指针问题 #include<string.h> #include<assert.h> void my_strcpy(char* dest, char* src) { assert(dest != NULL);//断言 assert(src != NULL);//断言 while (*src != '\0') { *dest = *src; dest++; src++; } *dest = *src;//处理\0 } int main() { //strcpy - string copy - 字符串拷贝 char arr1[20] = { 0 }; char arr2[] = "hello"; my_strcpy(NULL, arr2); printf("%s\n", arr1); return 0; }
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使用assert加分项！assert判断空指针进行报错！
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优化2：
优化2 void my_strcpy(char* dest, char* src) { assert(dest && src); while (*dest++ = *src++) // '/0'的ASCII码为0，且strcpy的使用必须有 '\0', { ; /*dest++; src++;*/ } //*dest = *src;//处理\0 } int main() { //strcpy - string copy - 字符串拷贝 char arr1[20] = { 0 }; char arr2[] = "hello"; my_strcpy(arr1, arr2); printf("%s\n", arr1); return 0; }
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优化3：
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#include<string.h> #include<assert.h> char* my_strcpy(char* dest, char* src) { assert(dest && src); char* ret = dest; while (*dest++ = *src++) { ; } return ret; } int main() { //strcpy - string copy - 字符串拷贝 char arr1[20] = { 0 }; char arr2[] = "hello"; //my_strcpy(arr1, arr2); //printf("%s\n", arr1); printf("%s\n", my_strcpy(arr1, arr2)); return 0; }
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优化3 #include<string.h> #include<assert.h> char* my_strcpy(char* dest, char* src) { assert(dest && src); char* ret = dest; while (*src++ = *dest++ ) { ; } return ret; } int main() { //strcpy - string copy - 字符串拷贝 char arr1[20] = { 0 }; char arr2[] = "hello"; //my_strcpy(arr1, arr2); //printf("%s\n", arr1); printf("%s\n", my_strcpy(arr1, arr2)); return 0; }
#include<string.h> #include<assert.h> char* my_strcpy(char* dest, char* src) { assert(dest && src); char* ret = dest; while ( *src++ = * dest++) { ; } return ret; } int main() { //strcpy - string copy - 字符串拷贝 char arr1[20] = { 0 }; char arr2[] = "hello"; //my_strcpy(arr1, arr2); //printf("%s\n", arr1); printf("%s\n", my_strcpy(arr1, arr2)); return 0; }
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满分优化：
#include <stdio.h> #include<string.h> #include <assert.h> char* my_strcpy(char* dest, const char* src) { assert(dest && src); char* ret = dest; while (*dest++ = *src++) { ; } return ret; } int main() { //strcpy - string copy - 字符串拷贝 char arr1[20] = { 0 }; char arr2[] = "hello"; //my_strcpy(arr1, arr2); //printf("%s\n", arr1); printf("%s\n", my_strcpy(arr1, arr2)); return 0; }
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此处也运用了链式访问，更灵活！将my_strcpy的返回值作为printf的参数！
const 修饰变量
const 修饰指针
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编辑 const总结：
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模式实现strlen：
模式实现strlen #include <string.h> #include <stdio.h> #include <assert.h> int my_strlen(const char* str) { assert(str!=NULL); const char* end = str; while (*end != '\0') { end++; } return end - str; } int main() { char arr[] = "abcdef"; //a b c d e f \0 [] [] int len = my_strlen(arr); printf("%d\n", len); return 0; }
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int my_strlen(const char* str) { assert(str != NULL); const char* end = str; while (*end++ != '\0') { ; } return end - str-1; } int main() { char arr[] = "abcdef"; //a b c d e f \0 [] [] int len = my_strlen(arr); printf("%d\n", len); return 0; }
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7. 编程常见的错误
7.1 编译型错误
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。
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
7.3 运行时错误
借助调试，逐步定位问题。最难搞！
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温馨提示： 做一个有心人，积累排错经验。 讲解重点： 介绍每种错误怎么产生，出现之后如何解决。
