c语言从入门到实战——VS2022实用调试技巧

VS实用调试技巧

前言
[1. 什么是bug](#1. 什么是bug)
[2. 什么是调试（debug）](#2. 什么是调试（debug）)
[3. Debug和Release](#3. Debug和Release)
[4. VS调试快捷键](#4. VS调试快捷键)
- [4.1 环境准备](#4.1 环境准备)
- [4.2 调试快捷键](#4.2 调试快捷键)
[5. 监视和内存观察](#5. 监视和内存观察)
- [5.1 监视](#5.1 监视)
- [5.2 内存](#5.2 内存)
[6. 调试举例1](#6. 调试举例1)
[7. 调试举例2](#7. 调试举例2)
[8. 编程常见错误归类](#8. 编程常见错误归类)
- [8.1 编译型错误](#8.1 编译型错误)
- [8.2 链接型错误](#8.2 链接型错误)
- [8.3 运行时错误](#8.3 运行时错误)

前言

Visual Studio是集成开发环境，其内置了多种调试工具和技巧帮助开发人员在开发过程中解决问题。以下是一些VS实用调试技巧的简介：

断点：断点是调试中最常用的技巧之一。开发人员可以在需要调试的代码行上设置断点，在程序执行到这一行时程序会自动暂停，开发人员就可以查看程序状态，检查变量的值等信息。
监视窗口：监视窗口可以用来监视变量和表达式的值。开发人员可以手动添加要监视的变量和表达式，值得注意的是，监视窗口可以实时更新变量和表达式的值。
自动窗口：自动窗口可以在调试过程中显示变量信息，包括名称和值等信息。这个窗口会自动更新信息，方便程序员实时监测程序的执行情况。
调用堆栈：调用堆栈可以显示函数调用层级以及当前程序执行的位置。开发人员可以通过调用堆栈跟踪程序执行过程，帮助他们快速发现程序错误。
单步执行：单步执行是逐步执行代码的一种方式，可以让开发人员一步步检查代码执行情况，查看变量的值等。单步执行技巧主要包括单步调试、单步跳过、单步进入等。
条件断点：条件断点允许开发人员在特定条件下暂停程序。开发人员可以在程序中设置条件断点，当程序执行到这一点时，如果满足条件，程序就会自动暂停。
异常处理：Visual Studio可以捕获程序运行时的异常并处理异常。有了异常处理技巧，开发人员能够快速定位代码中的问题，并及时解决程序异常。
远程调试：VS允许在远程计算机上调试应用程序。开发人员可以将断点和调试器设置在远程计算机上，以便在远程计算机上调试和协作。

以上是一些常用的VS实用调试技巧的简介，通过这些技巧，开发人员可以有效地调试和解决程序中的问题。

1. 什么是bug

bug本意是"昆虫"或"虫子"，现在一般是指在电脑系统或程序中，隐藏着的一些未被发现的缺陷或问题，简称程序漏洞。

"Bug" 的创始人格蕾丝·赫柏（Grace Murray Hopper），她是一位为美国海军工作的电脑专家， 1947年9月9日，格蕾丝·赫柏对Harvard Mark II设置好17000个继电器进行编程后，技术人员正在进行整机运行时，它突然停止了工作。于是他们爬上去找原因，发现这台巨大的计算机内部一组继电器的触点之间有一只飞蛾，这显然是由于飞蛾受光和热的吸引，飞到了触点上，然后被高电压击死。所以在报告中，赫柏用胶条贴上飞蛾，并把"bug"来表示"一个在电脑程序里的错误"，"Bug"这个说法一直沿用到今天。

第一个bug

2. 什么是调试（debug）

当我们发现程序中存在的问题的时候，那下一步就是找到问题，并修复问题。这个找问题的过程叫称为调试，英文叫debug（消灭bug）的意思。调试一个程序，首先是承认出现了问题，然后通过各种手段去定位问题的位置，可能是逐过程的调试，也可能是隔离和屏蔽代码的方式，找到问题所的位置，然后确定错误产生的原因，再修复代码，重新测试。

3. Debug和Release

在VS上编写代码的时候，就能看到有 debug 和 release 两个选项，分别是什么意思呢？

Debug通常称为调试版本，它包含调试信息，并且不作任何优化，便于程序员调试程序；

程序员在写代码的时候，需要经常性的调试代码，就将这里设置为 debug ，这样编译产生的是debug 版本的可执行程序，其中包含调试信息，是可以直接调试的。

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。当程序员写完代码，测试再对程序进行测试，直到程序的质量符合交付给用户使用的标准，这个时候就会设置为 release ，编译产⽣的就是 release 版本的可执行程序，这个版本是用户使用的，无需包含调试信息等。

 Release

Debug

对比可以看到从同一段代码，编译生成的可执行文件的大小，release版本明显要小，而debug版本明显大。

4. VS调试快捷键

那程序员怎么调试代码呢？

4.1 环境准备

首先是环境的准备，需要一个支持调试的开发环境，我们使用VS，应该把VS上设置为Debug，如图：

4.2 调试快捷键

调试最常使用的几个快捷键：

F9：创建断点和取消断点

断点的作用：是可以在程序的任意位置设置断点，打上断点就可以使得程序执行到想要的位置暂定执行，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。

条件断点：满足这个条件，才触发断点

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使我们的执行逻辑进入函数内部。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，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以直接使用。

想要了解更多的VS调试技巧：VS调试技巧

5. 监视和内存观察

在调试的过程中我们，如果要观察代码执行过程中，上下文环境中的变量的值，有哪些方法呢？这些观察的前提条件一定是开始调试后观察，比如：

c 复制代码

#include <stdio.h>

int main()
{
	int arr[10] = { 0 };
	int num = 100;
	char c = 'w';
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		arr[i] = i;
	}
	return 0;
}

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就行。

打开监视窗口：

可以通过添加值，便可在监视窗口里观察到内存中的值：

我们可以通过这个来寻找一些BUG，就用基于C语言实现扫雷小游戏来举个例子，我在写这个游戏的时候出现了*号显示出错问题，我就是通过使用监视，然后找出了是数组指针使用范围太小了的问题。

除此之外，我们还可以使用自动窗口来显示值

5.2 内存

如果监视窗口看的不够仔细，也是可以观察变量在内存中的存储情况，还是在【调试】->【窗口】-> 【内存】

打开内存窗口：

在内存窗口中观察数据：

在打开内存窗口后，要在地址栏输入：arr，&num，&c，这类地址，就能观察到该地址处的数据。

6. 调试举例1

求 1!+2!+3!+4!+......+10! 的和，请看下面的代码：

c 复制代码

#include <stdio.h>

int main() 
{
	int n = 0;
	int i = 1;
	int sum = 0;
	int ret = 1;
	for (n = 1; n <= 10; n++)
	{
		for (i = 1; i <= n; i++)
		{
			ret *= i;
		}
		sum += ret;
	}
	printf("%d\n", sum);
	return 0;
}

7. 调试举例2

在VS2022、X86、Debug、X64、Release的环境下，编译器不做任何优化的话，下面代码执行的结果是啥？

c 复制代码

#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;
}

X86环境下

出现了死循环

X64环境下

VS2022会直接出现报错，X64是64位平台，X86是32位平台，64位是比较高级的版本，32位平台是老版本，在新版本里出现死循环等特殊情况，VS2022会直接报错，致使本来运行的环境停止下来。

X64Release版本

X86Release版本

Release版本相较于Debug版本，除了一些基础的功能，最重要的是会对系统的内存空间进行优化，把本应该是出现bug的地方优化掉。

调试可以上面程序的内存布局如下：

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。arr数组的地址整体是小于i的地址。
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，就能理解为什么是左边的代码布局了。

如果是左边的内存布局，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。

这里肯定有读者有疑问：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。

8. 编程常见错误归类

8.1 编译型错误

编译型错误一般都是语法错误，这类错误一般看错误信息就能找到一些蛛丝马迹的，双击错误信息也能初步的跳转到代码错误的地方或者附近。编译错误，随着语言的熟练掌握，会越来越少，也容易解决。

8.2 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。一般是因为

标识符名不存在
拼写错误
头文件没包含
引用的库不存在

8.3 运行时错误

运行时错误，是千变万化的，需要借助调试，逐步定位问题，调试解决的是运行时问题。