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）