C语言从入门到进阶——第8讲：VS实用调试技巧

文章目录

[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 核心调试快捷键](#4.2 核心调试快捷键)
[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 内存窗口](#5.2 内存窗口)
[6. 调试举例1：阶乘求和问题](#6. 调试举例1：阶乘求和问题)
[7. 调试举例2：数组越界导致死循环](#7. 调试举例2：数组越界导致死循环)
[8. 调试举例3：数组传参的调试](#8. 调试举例3：数组传参的调试)
[9. 编程常见错误归类](#9. 编程常见错误归类)
- [9.1 编译型错误](#9.1 编译型错误)
- [9.2 链接型错误](#9.2 链接型错误)
- [9.3 逻辑型错误](#9.3 逻辑型错误)

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。

2. 什么是调试（debug）？

当我们发现程序中存在问题时，下一步就是找到问题并修复问题。

这个找问题的过程称为调试，英文叫debug（消灭bug）。

调试一个程序，首先要承认出现了问题，然后通过各种手段定位问题的位置（可能是逐过程调试，也可能是隔离和屏蔽代码的方式），找到问题所在后确定错误产生的原因，再修复代码并重新测试。

3. Debug 和 Release

在VS上编写代码时，会看到有debug和release两个选项，二者区别如下：

特性	Debug（调试版本）	Release（发布版本）
核心用途	程序员调试程序	交付用户使用
调试信息	包含完整调试信息	无调试信息
代码优化	不做任何优化	进行多种优化（代码大小、运行速度最优）
文件大小	较大	较小

程序员开发阶段需将VS设置为Debug模式，便于调试；程序测试通过后切换为Release模式，生成用户使用的最终版本。

4. VS调试快捷键

4.1 环境准备

首先需将VS环境设置为Debug模式，如图：

4.2 核心调试快捷键

快捷键	功能说明
F9	创建断点和取消断点；右击断点可以设置条件断点（满足指定条件才触发）
F5	启动调试，直接跳到下一个断点（需配合F9使用）
F10	逐过程调试：执行一个过程（函数调用或单条语句），不进入函数内部
F11	逐语句调试：执行单条语句，可进入函数内部观察细节（函数调用处需用F11）
CTRL + F5	开始执行不调试：直接运行程序，无需进入调试模式

更多VS快捷键参考：http://blog.csdn.net/mrlisky/article/details/72622009

5. 监视和内存观察

调试过程中，可通过监视窗口 和内存窗口 观察变量的值及存储情况，前提是已启动调试（F5、F10或F11进入调试状态）。

示例代码：

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

菜单栏【调试】->【窗口】->【监视】，打开任意一个监视窗口（监视1~4均可）。

在监视窗口的"名称"列输入要观察的变量名、数组名等，即可实时查看其值。

5.2 内存窗口

如果监视窗口看的不够仔细，也可以观察变量在内存中的存储情况。

菜单栏【调试】->【窗口】->【内存】，打开任意一个内存窗口（内存1~4均可）。

在内存窗口中观察数据：

在内存窗口的"地址"栏输入变量地址（如&arr、&num），即可查看该地址处的内存数据（以16进制形式展示）。

除此之外，调试时还可打开自动窗口、局部变量、反汇编、寄存器等窗口。

6. 调试举例1：阶乘求和问题

求1!+2!+3!+...+10!的和，以下代码运行结果错误，通过调试定位问题：

c 复制代码

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

调试思路

设断点：在sum += ret;处设置断点（F9）；
启动调试（F5），通过监视窗口观察ret和sum的值；
发现ret未在每次计算新阶乘前重置为1，导致累加错误；
修复方案：在内部循环前添加ret = 1;。

7. 调试举例2：数组越界导致死循环

在VS2022、X86、Debug环境下，以下代码执行后死循环，调试分析原因：

c 复制代码

#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;
}

调试分析

内存布局：栈区内存从高地址向低地址分配，变量i的地址高于arr数组的地址；
数组越界：当i=12时，arr[12]越界访问，恰好覆盖变量i的内存；
死循环原因：arr[12] = 0导致i被错误地重置为0，循环条件i <= 12永远成立。

栈区内存分配顺序与编译器、系统位数（X86/X64）、编译模式（Debug/Release）相关；

X64或Release模式下，内存布局可能相反，该代码可能不会死循环。

8. 调试举例3：数组传参的调试

c 复制代码

void test1(int d[])
{

}

int main()
{
	int data[10] = {1,3,5,7,9};
	test1(data);
	return 0;
}

c 复制代码

void test2(int a[3][5])
{

}

int main()
{
	int arr[3][5] = {1,2,3,4,5 ,2,3,4,5,6 ,3,4,5,6,7};
	test2(arr);
	return 0;
}

调试思路

在数组传参的函数内部打断点，快速跳转到函数
调试进入函数，在监视窗口观察数组的内容：
- 一维数组：在监视窗口输入数组名,元素个数（如d,10）
- 二维数组：在监视窗口输入数组名,行数（如a,3）
- 不加元素个数/行数时，调试器无法完整展示数组内容，只能看到首元素或起始地址，如图：

调试核心原则：明确代码预期执行流程，通过调试验证实际执行是否与预期一致，根据差异点定位问题。

9. 编程常见错误归类

9.1 编译型错误

本质：语法错误
常见原因：缺少分号、括号不匹配、关键字拼写错误
排查方法：查看错误列表的提示信息，双击错误可跳转到错误位置或附近

9.2 链接型错误

本质：标识符未定义或引用失败
常见原因：标识符不存在、标识符拼写错误、头文件未包含、引用的库不存在

9.3 逻辑型错误

本质：代码逻辑错误（编译和链接均无错误，但出现运行时崩溃、结果异常等问题）
常见原因：数组越界、空指针访问、变量未初始化
排查方法：必须通过调试逐步定位问题，观察程序执行过程中的变量值、内存状态等