1.什么是bug
bug的本意是“昆虫”或“虫子”,现在一般是指在电脑或程序中,隐藏着的一些未被发现的缺陷或问题,简称程序漏洞。
2.什么是调试
当我们发现程序中存在的问题的时候,那下一步就是找出问题,并修复问题。这个找问题的过程叫做调试,英文叫debug(消灭bug)的意思。
- Debug和Release
在VS的编译器上,我们能够看到debug和release两个选项:
他们分别是什么意思呢?
Debug通常称为调试版本,它包含调试信息,并且不做任何优化,便于程序员调试程序。因此程序员在写代码时一般用这个版本。
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,以便用户很好的使用。
对比可以看出同一段代码,编译生成的可执行文件的大小,release明显更小,而debug版本明显更大。
4.VS调试快捷键
那程序员如何调试代码呢?
4.1 环境准备
本文使用的是VS2022,调试时必须设置为debug版本。
4.2 调试快捷键
以下是调试过程中最常用的快捷键:
注意:以下快捷键一般在电脑键盘上才可使用,如果没有电脑键盘,则先要按Fn,再按以下键配合使用!!!
F9:创建断点和取消断点。
断点的作用是可以在程序的任何位置设置断点,打上断点就可以使得程序执行到想要的位置暂停执行,接下来我们就可以使用F10,F11这些快捷键,观察代码的执行细节。
F5:启动调试,经常用来直接跳到下一个断点处,一般是和F9配合使用。
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。
F11:逐语句,就是每次都执行一条语句,但是这个快捷键可以让我们进入函数内部。在函数调用的地方,想进入函数观察细节,必须使用F11,如果使用F10,就直接完成函数调用。
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,就可直接使用。
5.监视和内存观察
在我们调试过程中,如果我们想观察代码中此时变量的值,有哪些方法呢?
注意:这些观察的前提条件一定是开始调试后观察的。
5.1 监视
开始调试后,在菜单栏中【调试】–>【窗口】–>【监视】,打开任意一个监视窗口,输入想要观察的对象,回车即可。
打开监视窗口:
例如:
#include <stdio.h> int main() { int i = 0; int arr[10] = { 0 }; for (i = 0; i < 10; i++) { arr[i] = i; } for (i = 0; i < 10; i++) { printf("%d ", arr[i]); } return 0; }
我们可以打开监视窗口:
通过观察监视窗口中各个变量的值,我们可以从中发现程序的执行哪些是与我们想的不相符,从而更好的发现bug。
5.2 内存
与上述监视窗口类似,我们也可以观察内存窗口:
还是上面的例子:
#include <stdio.h> int main() { int i = 0; int arr[10] = { 0 }; for (i = 0; i < 10; i++) { arr[i] = i; } for (i = 0; i < 10; i++) { printf("%d ", arr[i]); } return 0; }
内存展示为:
如果我们要观察代码中有关数组的地址,直接把数组名输入地址栏,回车即可,为了观察方便,我们可以在【列】那里调为4,
6.调试举例
下面我们来介绍一段十分特殊的代码:
#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; }
首先我们先思考这段代码的结果是什么?
不少人会说数组越界了,程序崩溃了。但真正的结果并非如此,最终的结果是在屏幕上无限死循环的打印hehe。为什么会这样呢?
其实这段代码对编译环境有特殊的要求,在VS2022,X86环境,debug版本下,才是无限死循环。
我们对这段代码进行调试:
在不断的用F10调试过程中,我们惊奇的发现,它不仅没有越界,最终i的值会一直等于**arr[12]**的值,接下来我们观察它们两个的地址,
我们又会惊讶的发现,它们两个的地址竟然一模一样。这就说明当arr[12]的值改变时,i 的值必然也会改变,这样的话i永远都不能变成13,这个循环永远也不能停下来。
那么为什么会出现这种现象呢?
其实上面程序的内存如下:
- 栈区内存的使用习惯是从高地址向低地址使用的,所以变量i的地址是较大的(因为i先创建)。arr数组的地址整体是小于i地址的。
- 数组在内存中的存放是:随着下标的增长,地址是由低到高变化的。
所以根据代码,就能理解为什么是上面的代码布局了。
如果是上面的内存布局,那随着数组下标的增长,往后越界就有可能覆盖到i,这样就可能造成死循环的。
这⾥肯定有人有疑问:为什么i和arr数组之间恰好空出来2个整型的空间呢?这里确实是巧合,在不同的编译器下可能中间的空出的空间大小是不⼀样的,代码中这些变量内存的分配和地址分配是编译器指定的,所以的不同的编译器之间就有差异了。所以这个题目是和环境相关的。
注意:栈区的默认使用习惯是先使用高地址,再使用低地址的空间,但是这个具体还是要编译器的实现。比如:在VS上切换到X64,这个使用顺序就是相反的,在Release版本的程序中,使用顺序也是相反的。
7.编程常见错误归类
7.1 编译型错误
编译型错误一般是语法错误,这类错误一般看错误列表就可以找出,双击错误信息也可以跳转的代码的错误地方或是附近。
7.2 链接型错误
一般是因为:
*标识符名不存在
*拼写错误
*头文件没有包含
*引用的库不存在
7.3 运行时错误
运行时的错误是最讨厌的,它没有编译错误,也没有链接错误,程序能够运行,但是结果是错误的!经常让人一头雾水。可能需要借助调试,逐步排查才可解决。