一.什么是BUG??

Bug一詞的原意是蟲子，而在電腦系統(tǒng)或程序中隱藏著的一些未被發(fā)現(xiàn)的缺陷或問題，人們也叫它"bug"。這是為什么呢？這就要追溯到一個程序員與飛蛾的故事了。

Bug的創(chuàng)始人格蕾絲·赫柏（Grace Murray Hopper），是一位為美國海軍工作的電腦專家，也是最早將人類語言融入到電腦程序的人之一。而代表電腦程序出錯的“bug” 這名字，正是由赫柏所取的。1947年9月9日，赫柏對Harvard Mark II設(shè)置好17000個繼電器進行編程后，技術(shù)人員正在進行整機運行時，它突然停止了工作。于是他們爬上去找原因，發(fā)現(xiàn)這臺巨大的計算機內(nèi)部一組繼電器的觸點之間有一只飛蛾，這顯然是由于飛蛾受光和熱的吸引，飛到了觸點上，然后被高電壓擊死。所以在報告中，赫柏用膠條貼上飛蛾，并把“bug”來表示“一個在電腦程序里的錯誤”，“Bug”這個說法一直沿用到今天。

格蕾絲·赫柏的報告

二.調(diào)試及其重要性??

2.1 什么是調(diào)試

所有發(fā)生的事情都一定有跡可循，如果問心無愧，就不需要掩蓋也就沒有跡象了，如果問心有愧，就必然需要掩蓋，那就一定會有跡象，跡象越多就越容易順藤而上，這就是 推理的途徑。順著這條途徑順流而下就是犯罪，逆流而上，就是真相。

而我們程序員就好比一個偵探，一個用來尋找bug，修改bug的偵探。人們將這個過程叫做"Debug"(中文稱作"調(diào)試")，意即"捉蟲子"或"殺蟲子"。每一次調(diào)試都是嘗試破案的過程。

調(diào)試（英語：Debugging / Debug），又稱除錯，是發(fā)現(xiàn)和減少計算機程序或電子儀器設(shè)備中程序錯誤的一個過程。

2.2 調(diào)試的基本步驟

• 發(fā)現(xiàn)程序錯誤的存在
• 以隔離、消除等方式對錯誤進行定位
• 確定錯誤產(chǎn)生的原因
• 提出糾正錯誤的解決辦法
• 對程序錯誤予以改正，重新測試

本文將詳細介紹在windows系統(tǒng)的 VS環(huán)境下的調(diào)試過程。

2.3 Debug與Release的介紹

在VS中，我們會發(fā)現(xiàn)我們的程序可以在兩個環(huán)境下運行，這兩個環(huán)境就是Debug版本和Release版本，它們二者有何區(qū)別呢？

VS中的Debug與Release

Debug 通常稱為 調(diào)試版本，它包含調(diào)試信息，并且不作任何優(yōu)化， 便于程序員調(diào)試程序。
Release 稱為 發(fā)布版本，它往往是 進行了各種優(yōu)化，使得程序在代碼大小和運行速度上都是最優(yōu)的， 以便用戶很好地使用。

我們可以分別在兩種環(huán)境下編譯代碼生成對應(yīng)的可執(zhí)行程序如下：

顯然，Release版本的可執(zhí)行文件比Debug版本的小很多，說明編譯器對其作了優(yōu)化。

因此，我們?nèi)粘Ｋf的調(diào)試是在Debug版本的環(huán)境下進行的，這是因為Release版本在不加以配置的情況下其調(diào)試信息會被編譯器優(yōu)化，對于程序員來說，調(diào)試基本都是在Debug環(huán)境下運行(本文下面的調(diào)試也都是在Debug環(huán)境下進行調(diào)試)。而對于測試人員來說，由于要站在用戶的角度上來測試程序是否能正常使用，因此測試是在Release版本的環(huán)境下進行的。

??但不排除編寫的程序在Debug環(huán)境下沒有問題，在Release版本出現(xiàn)問題的情況。有些問題在Release環(huán)境下才會浮現(xiàn)，這時我們就需要對Release版本進行配置，進行"調(diào)試"排查錯誤。我們有以下幾種方法：

1.項目 -> 屬性 -> C/C++ -> 優(yōu)化 -> 禁用優(yōu)化，通過禁用優(yōu)化使其能生成調(diào)試信息進行排錯，如下：

2.在項目 -> 屬性 -> C/C++ -> 優(yōu)化界面處，將選項逐個改為對應(yīng)的Debug選項，如/O2改為/O1、/Oy改為/Oy-或者將運行時間優(yōu)化改為程序大小優(yōu)化。注意的是，一般一次只改一個選項，通過觀察改哪個選項時錯誤消失來鎖定該選項相關(guān)的錯誤，針對性地查找。個人較推薦這種方法。

話又說回來，Release版本下編譯器到底可能會做什么優(yōu)化呢？請看如下代碼：

#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;
}

我們很容易就發(fā)現(xiàn)對數(shù)組進行了越界訪問，當程序運行起來時應(yīng)該會崩潰。但是在Debug環(huán)境下我們發(fā)現(xiàn)程序并沒有崩潰而是陷入了死循環(huán)：

我們運行調(diào)試代碼轉(zhuǎn)到反匯編如下：

我們知道，數(shù)據(jù)在棧上的開辟是從高地址向低地址處開辟的，因此在Debug環(huán)境下變量i的地址比數(shù)組arr的地址高。而在數(shù)組內(nèi)部數(shù)據(jù)的存儲是從低地址向高地址的，因此首元素地址arr是在數(shù)組所在空間的低位，如下：

我們很驚訝的發(fā)現(xiàn)（arr+12）就是變量i的地址。當循環(huán)過程中i等于12時，此時將arr[i]改為0就等價于將i的值修改為0，然后i++后i等于1小于12，繼續(xù)進行循環(huán)，依次反復(fù)形成了死循環(huán)。如下：

整個過程簡化圖如下：

而在Release版本的環(huán)境下程序并不會出現(xiàn)死循環(huán)的問題：

我們可以打印出此時變量i和數(shù)組在棧上的地址如下：

我們發(fā)現(xiàn)此時變量i被編譯器優(yōu)化到低地址處，arr[12]存儲的值就不是i了，便不會出現(xiàn)死循環(huán)的情況。

綜上，以上代碼在Release版本下，編譯器使 變量在內(nèi)存中開辟的順序發(fā)生了變化，影響到了程序執(zhí)行的結(jié)果，這便是優(yōu)化帶來的好處。

三.windows環(huán)境下調(diào)試介紹?

首先第一步，我們需要將環(huán)境切換為Debug版本，才能進行調(diào)試

3.1 常用快捷鍵介紹

以下是在調(diào)試過程中最為常用的幾個快捷鍵：

快捷鍵用法

我們還可以對某一斷點設(shè)置停止條件，方法是 右鍵斷點->單擊條件->輸入斷點條件->關(guān)閉

例如：我們需要讓程序停止在第4次循環(huán)處，我們可以輸入i==4

此時單擊F5運行到斷點，我們查看自動窗口發(fā)現(xiàn)程序在停止時i的值為4

3.2 在調(diào)試過程中查看程序當前信息

開啟調(diào)試后，我們可以在VS上方的調(diào)試->窗口看到許多用來查看數(shù)據(jù)信息的窗口：

3.3.1 監(jiān)視窗口

通過監(jiān)視窗口我們可以查看我們想要查看的 變量甚至是表達式的值在程序運行過程中的變化，十分靈活，這是我們調(diào)試中用得最多的窗口之一。如下：

3.3.2 自動窗口

打開自動窗口后，編譯器會將一些可能需要觀察的變量顯示在窗口中，較為方便。其缺陷是可能無法顯示我們真正需要觀察的變量，并且 無法靈活顯示表達式等的值。如下：

3.3.3 局部變量窗口

打開局部變量變量窗口，會將程序中的所有 局部變量全部顯示出來。如下：

3.3.4 調(diào)用堆棧窗口

通過調(diào)用堆棧，可以清晰的反應(yīng) 函數(shù)的調(diào)用關(guān)系以及當前調(diào)用所處的位置。如下：

通過調(diào)用堆棧窗口，我們可以發(fā)現(xiàn)，show函數(shù)棧幀在main函數(shù)棧幀之上，即 show函數(shù)是由main函數(shù)調(diào)用的。并且可以看出此時show函數(shù)運行到第20行。

3.3.5 內(nèi)存窗口

通過內(nèi)存窗口我們可以看到內(nèi)存中的信息，可以 觀察變量在內(nèi)存中的存儲情況。如下：

3.3.6 反匯編

我們可以查看當前程序轉(zhuǎn)化后的匯編代碼，進而從更底層的角度觀察程序的執(zhí)行過程。如下：

3.3.7 寄存器

通過寄存器窗口，我們可以觀察在當前環(huán)境下CPU內(nèi)的寄存器的使用信息，如ebp棧底寄存器、esp棧頂寄存器等等。

3.3 調(diào)試實例

我們上面通過調(diào)試分析了數(shù)組越界陷入死循環(huán)的問題。下面，我們再通過一道實例來掌握調(diào)試的技巧：

實現(xiàn)代碼：求 1！+2！+3！ ...+ n! ；不考慮溢出。我們可能會寫出以下代碼：

#include<stdio.h>
int main()
{
    int i = 0;
    int sum = 0;//保存最終結(jié)果
    int n = 0;
    int ret = 1;//保存n的階乘
    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;
}

當你輸入3時，理論上應(yīng)該輸出9，但實際上程序卻輸出了15：

是什么問題導致出錯了呢？這就需要我們動手進行調(diào)試。在調(diào)試之前我們可以先 預(yù)測問題的所在，比如 算階乘時出錯、 求和時出錯等等。做到心里有數(shù)，而不是盲目的進行調(diào)試。

我們可以在ret*=j處設(shè)置一個斷點，打開監(jiān)視窗口監(jiān)視ret和sum觀察每個數(shù)階乘的值和累加后的值，如下：

我們單擊F10逐過程執(zhí)行，當外層循環(huán)i的值為3時，即計算3的階乘時，我們發(fā)現(xiàn)ret的初始值并非為1，而是2的階乘。此時再計算3的階乘，就是2*1*2*3=12 != 6，結(jié)果出錯：

最后sum+ret的值就為15，與我們的輸出相符：

可見，每次在求階乘時，我們都應(yīng)該把ret重置為1，正確的代碼如下：

int main()
{
    int i = 0;
    int sum = 0;//保存最終結(jié)果
    int n = 0;
    int ret = 1;//保存n的階乘
    scanf("%d", &n);
    for (i = 1; i <= n; i++)
    {
        int j = 0;
        ret = 1; //將ret置1
        for (j = 1; j <= i; j++)
        {
            ret *= j;
        }
        sum += ret;
    }
    printf("%d\n", sum);
    return 0;
}

3.4 實踐出真知

任何事情都不可能一蹴而就，一定要多加練習，才能熟練掌握調(diào)試技巧。

一個初學者可能80%的時間在寫代碼，20%的時間在進行調(diào)試；而一個程序員，可能80%的時間在進行調(diào)試，剩余20%的時間才是在寫代碼。

隨之學習的深入，后續(xù)可能會出現(xiàn)很多更加復(fù)雜的調(diào)試場景，如多線程等。只有打好基礎(chǔ)，在未來才能融會貫通，利于不敗之地。

多多使用快捷鍵可以很大程度上提高效率。

四.如何寫出便于調(diào)試的優(yōu)秀代碼

4.1 什么是優(yōu)秀的代碼

1. 代碼運行正常
2. bug很少
3. 效率高
4. 可讀性高
5. 可維護性高
6. 注釋清晰
7. 文檔齊全

4.2 常用coding(編碼)技巧

1.多使用assert斷言，可以告知你出錯的位置
2.盡量使用const，避免意外修改
3.養(yǎng)成良好的編碼風格
4.添加必要的注釋
5.避免編碼的陷阱

4.3 實例

試模擬實現(xiàn)一個strcpy函數(shù)，盡量用到上述的編碼技巧。如下：

char* strcpy(char* dst, const char* src) //const修飾防止對源字符串進行修改
{
    assert(dst && src); //避免傳入空指針
    char cur = dst; //保存起始位置
    //將src的字符一個個拷貝到det中，包括'\0'
    while ((*dst++ = *src++)!='\0')
    {
        ;
    }
    return cur; //返回目標字符串，以便鏈式訪問
}

五.編程中常見的錯誤

5.1 編譯型錯誤

在 編譯期間出現(xiàn)的錯誤。直接看錯誤提示信息（雙擊鼠標），解決問題?；蛘邞{借經(jīng)驗就可以搞定。相對來說簡單。

5.2 鏈接型錯誤

在 鏈接期間出現(xiàn)的錯誤?？村e誤提示信息，主要在代碼中找到錯誤信息中的標識符，然后定位問題所在。一般是 標識符名不存在或者 拼寫錯誤。

5.3 運行時出錯

在 運行期間出現(xiàn)的錯誤。借助 調(diào)試，逐步定位問題。最難搞的一種錯誤

不要害怕遇到錯誤，每出現(xiàn)一次的錯誤就是一次突破自我的機會。
學會積累排錯經(jīng)驗，勇于嘗試。不經(jīng)風雨 ?? ，怎能見彩虹 ??

以上，就是本期的全部內(nèi)容啦??

總結(jié)

到此這篇關(guān)于Visual Studio實用調(diào)試技巧大全的文章就介紹到這了,更多相關(guān)VS調(diào)試技巧內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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