前言
调试即排错,对程序调试,是每一位程序员的必备技能。但大神们总是能在短短几分钟内找到我们要找很久的bug。调试需要积累经验,不像语法规定那样,bug不是千篇一律,它随时有可能出现在任何地方。
但并不是没有规律可循,我们可以通过定位,缩小范围来找到问题,下面就让我们开始内功修炼之路吧!
以下皆以VS2019为例。
1. bug是什么?
这是计算机史上发现的第一个bug,它的原意为臭虫。现在是计算机程序漏洞的别称。
2. 调试是什么?有多重要?
我们是如何写代码的?
又是如何排查出现的问题的呢?
如果csdn有弹幕功能的话,大概我的屏幕会被"真实"塞满。
我们在开始找错时,总是会不知道问题在哪,一段时间后,修修改改后好像知道问题在哪一部分,但难以再细致地找错。这就是我们掌握的调试技巧不够,经验不足造成的。
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。
发现和减少错误不等于消除错误,程序是人写的,难免会有bug。
2.2 调试的基本步骤
一般调试流程如下,下面会有详细的介绍
·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
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。
下面时同一段代码被编译生产的.exe文件的大小
▶️Debug
▶️Release
3. Windows环境调试介绍
(linux开发环境调试工具是gdb,后期会介绍。)
3.1 调试环境的准备
只有在Dubug环境下,代码才能被调试
3.2 快捷键
经常使用的快捷键
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。
这里的停止执行不是关闭窗口,而是程序执行到断点为止。
或在想要设置断点的行中右击鼠标添加/删除断点。
也可以在最左边单击左键。
▶️断点也能设置停止执行的条件
将鼠标悬停在红点上,点击齿轮按钮,可设置条件。
F5
启动调试,经常用来直接跳到下一个断点处。常与F9配合使用
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。
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。
遇到函数不进入函数,直接执行完函数的内容,看不到函数内部的细节。
F11
逐语句,就是每次都执行一条语句,这个快捷键可以让我们看到函数内部的语句执行情况(这是最常用的)。
▶️假设按下了F11,调试----窗口里面有不少非常重要的功能,它能让我们看到程序在内存中的执行情况。
▶️ 假设我要看a的值是怎么变化的以及a的地址,打开监视和内存窗口:
内存窗口中要输入&a,回车后,才能找到a的地址
▶️在各自的窗口中右击鼠标的菜单中也有选项:
▶️按下按钮也可停止调试,窗口都会被关闭:
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/内存信息
▶️在监视/内存窗口添加好变量后,继续按F11/F10让语句按顺序执行;或者用鼠标按在指定行前的绿色箭头,执行到某一行,注意观察临时变量的值/内存信息是否符合预设。
3.3.2 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函数所处的位置。
查看/梳理:代码/模块的调用逻辑。
3.3.3 查看汇编信息
有两种方式
▶️右击鼠标
▶️调试---窗口
反汇编/调用堆栈以后会详细介绍,通过汇编语言,我们可以更深入地了解语句在内存中的执行方式、顺序。
3.3.5 查看寄存器信息
▶️窗口---寄存器
寄存器和汇编语言有十分紧密的关系,它也是计算机非常重要的部件,以后会详细讲解。
4. 调试的实例
4.1 实例1
//实现代码:求 1!+2!+3! ...+ n! ;不考虑溢出。
先用n=3测试
#include<stdio.h>int main(){int n = 0;//scanf("%d", &n);//求n的阶乘//1~n的数字int i = 0;int ret = 1;int sum = 0;for (n = 1; n <= 3; n++) {for (i = 1; i <= n; i++){ret *= i;}sum += ret;}printf("%d ", sum);return 0;}
ps:这是一个非常简单的例子,所以假装我们不知道错误
▶️运行
结果本应该是9,为什么是15呢?
▶️开始调试---监视
通过监视sum和ret的值,我们发现,当进行到第三次时,本该是6的ret变成了12,这时便将问题定位到ret ,通过对代码的分析,不难发现其实这是ret未初始化造成的问题。
4.2 实例2
这是nice公司(对,就是那个拍照的)的一道面试题,值得我们了解
#include <stdio.h>int main(){int i = 0;int arr[10] = {0};for(i=0; i<=12; i++){arr[i] = 0;printf("hehe ");}return 0;}
阅读一遍代码,不难发现循环中数组越界了,那么它的结果如何呢?打印12次hehe?
结果是死循环,为什么会这样呢?
必备知识
栈区的使用习惯:先使用高地址处的空间,再使用低地址的空间
数组下标越大,地址越高
▶️看看监视窗口
这里的i和arr[12]居然是同一块空间
▶️上面说到,栈区内存是先使用高地址的空间的,图来
因为i定义在arr前,所以i比arr更先使用高地址的空间
在vs编译器中,一般隔两个地址再创建新的临时变量
地址越高,数组下标也就越大,所以数组在初始化时,是逆着开辟空间的
▶️为什么可能会导致死循环?
因为i,arr是局部变量,它在内存中的栈区产生,而栈区的使用习惯是从高到低,如果当给两个变量分配内存时,i刚好比arr高两个地址,当数组越界到arr [ 12 ] 时,刚好等于i,改变arr[12] 的值就改变了i的值
▶️是否死循环既取决于编译器/x86/x64
▶️也与release和debug版本环境有关
打印i和arr[9]的地址,会发现release版本i的地址在arr的下面,因此release版本改变了内存,所以如果将i和arr的定义顺序调换,大概率不会导致死循环
5. 常见错误
5.1 编译型错误
一般是语法错误,通过查看错误信息或根据经验可较快解决。
双击错误信息,编译器会在代码行中提示
5.2 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。
5.3 运行时错误
前两种错误运行不起来,运行时的错误需要调试,就像求阶乘累加一样的操作。它是最磨人,也是让人提升能力最大的。
6. 优秀的代码
代码能跑起来就够了吗【代码优化/模拟实现库函数strlen()/C语言】
结语
这里只是介绍了调试需要的工具和使用方法,实际上,相比于写代码,我们可能会花更多时间在调试程序上。这是一个优秀的coder必不可少的素质,错误千变万化,我们要不断积累经验,总结,兵来将挡,水来土掩。