Visual Studio高级调试技巧

转自：Visual Studio高级调试技巧 - 可可西 - 博客园

1. 设置软件断点，运行到目标位置启动调试器

方法①：使用汇编指令（注：x64 c++不支持嵌入汇编）

_asm int 3

方法②：编译器提供的方法

__debugbreak();

方法③：使用windows API

DebugBreak();

WerFault.exe进程（Windows Error Reporting）弹出ConsoleTest.exe已停止工作：

要想出现“调试程序”选项，需要将Windows Error Reporting注册表信息设置成如下图所示（注：特别是红框的内容）

如果在注册表AeDebug的Debugger项配置了VSJitDebugger路径，且VSJitDebugger安装正常

HKEY_LOCAL_MACHINE\Software\Microsoft\Windows NT\CurrentVersion\AeDebug

HKEY_LOCAL_MACHINE\Software\Wow6432Node\Microsoft\Windows NT\CurrentVersion\AeDebug  // 注：64位系统上的32位程序使用该注册表项

点击“调试程序”选项就会弹出Visual Studio实时调试器对话框，选择对应的调试器后，点击“是”就可以启动调试器并中断到软件断点位置了

需要注意的是，软件断点也是一种异常，一旦被处理，就不会传到WerFault.exe进程上，那么这种方法也就失效了！

下面两种情况软件断点异常会被处理：

① 被SEH异常捕获并处理

② 被自定义的全局异常函数处理

注：可以将上面两种情况中的EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER修改为EXCEPTION_CONTINUE_SEARCH来指明异常未得到处理

2. 修改变量（注：在悬停出来小面板、Locals窗口、Autos窗口、Watch窗口、或Quick Watch窗口中进行修改；也可以在Immediate窗口中执行：bFlag=false）

3. 格式化变量

注：d,i:有符号的十进制数
      u:无符号的十进制数
      o:无符号的八进制数
      x:十六进制数(字母小写)
      X:十六进制数(字母大写)

更多详见：Format specifiers for C++ in the Visual Studio debugger

4. 修改内存（注：在内存窗口中，将光标定位到要修改的地方，直接按0-9输入十六进制；要输入a-f则需通过右键菜单中的“Edit Value”进行输入）

5. 格式化显示内存

6. 设置下一个运行位置（注：直接拖动黄色箭头到想要的运行位置）

示例中：传入的bFlag为true，代码开始运行到断点处（43行），然后重新把黄色箭头拖回39行，此时bFlag的值为false，按F10会进入else分支

注：（1）跳过中间所有指令。意味着：printf("True\n")及CTest的析构函数均不会被执行

      （2）当拖动箭头到一个新的函数中时，vs会将原来的函数从栈中弹出，将新函数压入栈顶；

             由于新函数与上层函数没有调用关系，输出类型的参数及返回值很有可能写坏上层函数的栈数据

      （3）该调试技巧为一种事后行为，应谨慎使用，最好是只在函数内局部使用

7. 编辑然后继续运行

（1）不能在64位代码上使用

（2）使用“Program Database for Edit & Continue (/ZI)”生成pdb文件

（3）仅适用于函数内部改变（若要修改函数原型或增加新函数，只能选择重启程序）

8. 变量的一些特殊查看方法

以$和@开头的伪变量：（注：$和@两个符号是一样的，随便用哪个都可以）

$err -- 获取GetLastError()的返回值    注：linux中，系统api的最近错误码可通过errno全局变量来获取

$err,hr -- 获取GetLastError()的返回值并解释返回值的含义

@eax -- 查看eax的值（64位为@rax）

@esp+4 -- 函数的第一个参数地址

$handles -- 查看打开的句柄数

$pid -- 当前进程id

$tid  -- 当前线程id

$vframe  -- 当前栈帧的ebp

$clk  -- 以时钟周期为单位显示时间

$ReturnValue -- 查看函数的返回值

Message,wm --以windows消息的宏形式显示 如：Message为15时，显示为WM_PAINT（注：Message为unsigned int类型）

hResult,hr --hResult为0x80070005时，显示为E_ACCESSDENIED（注：hResult为void*类型）

pArray,10 --从pArray地址起显示后续10个int类型的数据（注：pArray为int*类型）

(pArray+5),3 --从pArray[5]地址起显示后续3个int类型的数据（注：pArray为int*类型）

更多详见：Pseudovariables in the Visual Studio debugger

9. 获取简单类型的函数返回值

注1：不能为inline函数

注2：执行函数的下一条语句时，查看eax或伪变量ReturnValue的值

10. 使用指针类型转换查看某个地址的变量

注：有时候，尽管对象仍然存在，在调试符号越界后，watch窗口中的变量是被禁用的，不能再查看（也不能更新）。

      若知道对象的地址，则可以将地址转换为该对象类型的指针，放在watch窗中来继续观察它。

11. 查看其他模块的全局变量

{,,UE4Editor-Core.dll}GIsEditor   // 当前是否为编辑器

{,,UE4Editor-Core.dll}GIsClient   // 当前是否为客户端

{,,UE4Editor-Core.dll}GFrameCounter  // 当前帧序号 1100

{,,UE4Editor-Core.dll}GFrameNumber // 当前帧序号 1101

{,,UE4Editor-Core.dll}GFrameNumberRenderThread // 当前帧序号 1102

{,,UE4Editor-Core.dll}GPlayInEditorID  // PIE ID（适用于多玩家，也可作为断点条件）

{,,UE4Editor-Engine-Win64-Debug}::GPlayInEditorContextString // PIE窗口名称（适用于多玩家）

注：UE4Editor-Core.dll为全局变量GIsEditor、GIsClient、GFrameCounter所在的模块

还要另外一个方法是：通过看汇编代码，找到全局变量对应的地址，然后在Memory中查看对应的值或在Watch窗口里面将地址转换成对应的类型

12. 查看函数指针地址具体对应哪个函数

注：如果某个地址为函数，通过void*类型转换可看到函数名称 

13. Immediate窗口

① 求类型或对象的大小

? sizeof(int)
4
? sizeof(lua_State)
208
? sizeof(L)
8 

② 输出字符串

? "go out"
"go out"
    [0]: 103 'g'
    [1]: 111 'o'
    [2]: 32 ' '
    [3]: 111 'o'
    [4]: 117 'u'
    [5]: 116 't'
    [6]: 0 '\0'
? "go \nout",sb   // 带上sb，回车符会换行打印
go 
out
    [0]: 103 'g'
    [1]: 111 'o'
    [2]: 32 ' '
    [3]: 10 '\n'
    [4]: 111 'o'
    [5]: 117 'u'
    [6]: 116 't'
    [7]: 0 '\0'

③打印变量

? n
100
? g_rc
{w=0.000000000 h=0.000000000 }
    w: 0.000000000
    h: 0.000000000
? L
0x00000218c5702128 {next=0x0000000000000000  tt=8 '\b' marked=0 '\0' ...}
    next: 0x0000000000000000 
    tt: 8 '\b'
    marked: 0 '\0'
    nci: 7
    status: 0 '\0'
    top: 0x00000218c570d7a0 {value_={gc=0x00007ff790a97a30 {LuaTest.exe!Square(lua_State *)} {next=0x48575508244c8948 {...} ...} ...} ...}
    l_G: 0x00000218c57021f8 {frealloc=0x00007ff790a4ab60 {LuaTest.exe!l_alloc(void *, void *, unsigned __int64, unsigned __int64)} ...}
    ci: 0x00000218c5702188 {func=0x00000218c570d760 {value_={gc=0xcdcdcdcdcdcdcdcd {next=??? tt=??? marked=??? } ...} ...} ...}
    oldpc: 0xcdcdcdcdcdcdcdcd {???}
    stack_last: 0x00000218c570db50 {value_={gc=0xcdcdcdcdcdcdcdcd {next=??? tt=??? marked=??? } p=0xcdcdcdcdcdcdcdcd ...} ...}
    stack: 0x00000218c570d760 {value_={gc=0xcdcdcdcdcdcdcdcd {next=??? tt=??? marked=??? } p=0xcdcdcdcdcdcdcdcd ...} ...}
    openupval: 0x0000000000000000 
    gclist: 0x0000000000000000 
    twups: 0x00000218c5702128 {next=0x0000000000000000  tt=8 '\b' marked=0 '\0' ...}
    errorJmp: 0x0000000000000000 
    base_ci: {func=0x00000218c570d760 {value_={gc=0xcdcdcdcdcdcdcdcd {next=??? tt=??? marked=??? } p=0xcdcdcdcdcdcdcdcd ...} ...} ...}
    hook: 0x0000000000000000
    errfunc: 0
    stacksize: 68
    basehookcount: 0
    hookcount: 0
    nny: 1
    nCcalls: 0
    hookmask: 0
    allowhook: 1 '\x1'

④修改变量

? n=120  //修改整型变量n为120
120
? g_rc.w=10 //修改结构体变量CRect g_rc的成员w为10
10.0000000

⑤执行当前栈帧所在模块中的全局函数

int ImmediateTest1()
{
    return 100;
}

const char* ImmediateTest2()
{
    return "Hello World!";
}

const char* ImmediateTest3()
{
    return "Hello World!\nThis is China.\nLet's go.";
}

std::vector ImmediateTest4()
{
    std::vector output;
    output.push_back("Hello World!");
    output.push_back("This is China.");
    output.push_back("Let's go.");
    return output;
}

const char* VSDumpLuaStateTValue(lua_State* L, int n)
{
    static char s_szBuffer[256] = { 0 };
    memset(s_szBuffer, 0, 256);

    // ... ...

    return s_szBuffer;
}

 输出结果如下：

? ImmediateTest1()
100
? ImmediateTest2()
0x00007ff790aabb30 "Hello World!"
? ImmediateTest3(),sb
Hello World!
This is China.
Let's go.
? ImmediateTest4()
{ size=3 }
    [capacity]: 3
    [allocator]: allocator
    [0]: "Hello World!"
    [1]: "This is China."
    [2]: "Let's go."
    [Raw View]: {_Mypair=allocator }
? VSDumpLuaStateTValue(L, -1)
0x00007ff790ac0380 "3[-1]: table:0x00000218C5706520"

注1：Immediate窗口中一行的最大字符串长度为230个字符。

注2：格式化符说明

b: unsigned binary integer
bb: unsigned binary integer (without leading 0b)
bstr: BSTR string
c: single character
d: decimal integer
e: scientific notation
en: enum
env: Environment block (double-null terminated string)
f: floating point
g: shorter of scientific or floating point
h: hexadecimal integer
H: hexadecimal integer
hb: hexadecimal integer (without leading 0x)
Hb: hexadecimal integer (without leading 0x)
hr: HRESULT or Win32 error code.
hv: Pointer type - indicates that the pointer value being inspected is the result of the heap allocation of an array
na: Suppresses the memory address of a pointer to an object.
nd: Displays only the base class information, ignoring derived classes
nr: Suppress "[Raw View]" item
nvo: numeric value only
o: unsigned octal integer
s: const char* string
s32: UTF-32 string
s32b: UTF-32 string (no quatation marks)
s8: UTF-8 string
s8b: UTF-8 string (no quatation marks)
sb: const char* string (no quatation marks)
su: Unicode(UTF-16 encoding) string
sub: Unicode(UTF-16 encoding) string (no quatation marks)
wc: Window class flag
wm: Windows message numbers
x: hexadecimal integer
X: hexadecimal integer
xb: hexadecimal integer (without leading 0x)
Xb: hexadecimal integer (without leading 0x)

⑥ 执行当前栈帧ue4全局函数

?{,,UE4Editor-Core-Win64-Debug}::PrintScriptCallstack()  // 打印蓝图调用堆栈
[2021.08.13-17.43.23:445][462]LogOutputDevice: Warning: 

Script Stack (2 frames):
ThirdPersonExampleMap_C.ExecuteUbergraph_ThirdPersonExampleMap
ThirdPersonExampleMap_C.ReceiveBeginPlay

14. Command窗口

通过命令来完成vs中的功能（不仅仅在调试状态时使用），另外其调试相关命令与windbg保持一致。

? nLocal  //查看变量nLocal的值
?? nLocal //将nLocal添加到Quick Watch窗口中
? nLocal=100 //修改nLocal的值为100
? MySum(20,30) //调用全局函数MySum，并返回结果
k //打印当前线程堆栈
~ //查看线程情况
~*k  //打印出所有线程的堆栈信息
watch //打开watch窗口
memory2 //打开memory2窗口
g //继续执行，F5功能
q //结束调试

15. 内存断点

注：纯Native的c++项目工程才能使用内存断点，开了CLR的c++项目工程则不行；另外，需在调试中断时，才能新建内存断点

（1）在84行断点停住后，查看&s.Age的地址为0x0042FCEC

（2）点击"Debug"-"New Breakpoint"-"New Data Breakpoint..."，在弹出的对话框Address填入：0x0042FCEC，长度为4即可

（3）当运行到88行时，由于Scores数组越界引发了s.Age的内存修改，触发了内存断点

16. 条件断点

宏变量名	含义
$ADDRESS	当前指令
$CALLER	调用函数名
$CALLSTACK	“调用堆栈”
$FUNCTION	当前函数名
$PID	进程 ID
$PNAME	进程名称
$TID	线程 ID
$TNAME	线程名

断点说明：

（1）设置断点条件：i>6；且被命中次数>=2时才断住程序，所以第一次断住时i=8

（2）命中时，在Output窗口中打印当前函数名及线程ID（也可以打印相关变量的值，详见"When Breakpoint Is Hit"面板上的说明）；在Command窗口中打印出堆栈信息

（3）若不想断住程序，可以把"When Breakpoint Is Hit"对话框中的"Continue execution"勾选上

注1：对于字符串的条件断点，不能写如下条件pStr=="Hello"（pStr为char*类型），应该写成：pStr[0]=='H' && pStr[1]=='e' && pStr[2]=='l' && pStr[3]=='l' && pStr[4]=='o' && pStr[5]=='\0'

     vs2010及以上版本中，条件断点中可使用字符串：strcmp(pStr, "Hello")==0

     支持的字符串函数有：strlen, wcslen, strnlen, wcsnlen, strcmp, wcscmp, _stricmp, _wcsicmp, strncmp, wcsncmp, _strnicmp, _wcsnicmp, strchr, wcschr, strstr, wcsstr.

注2：也可以创建自己的宏，具体方法："Tools"-"Macros"-"Macro Explorer"，然后在下图：MyMacros-Module1上右键快捷菜单中选择"New macro"，

     如ChangeExpression宏函数会在Output窗口的Debugger过滤器下打印出"Hello World"，然后修改变量code的值为1000

     编写自己的宏时，可以参考大量vs已有的宏（见：Samples节点下）

Public Module Module1
    Function GetOutputWindowPane(ByVal Name As String, Optional ByVal show As Boolean = True)
        Dim window As Window
        Dim outputWindow As OutputWindow
        Dim outputWindowPane As OutputWindowPane

        window = DTE.Windows.Item(EnvDTE.Constants.vsWindowKindOutput)
        If show Then window.Visible = show
        outputWindow = window.Object
        Try
            outputWindowPane = outputWindow.OutputWindowPanes.Item(Name)
        Catch ex As Exception
            outputWindowPane = outputWindow.OutputWindowPanes.Add(Name)
        End Try
        outputWindowPane.Activate()
        Return outputWindowPane
    End Function


    Sub ChangeExpression()
        Dim bppane As EnvDTE.OutputWindowPane

        bppane = GetOutputWindowPane("Debugger")
        bppane.OutputString("Hello World")
        DTE.Debugger.ExecuteStatement("code = 1000;")
    End Sub
End Module

注3：如果弹出以下框，表明vs没有开启macro权限（Tools -- Options... -- Environment -- Add-in/Macro Security中勾选“Allow macros to run”）

注4：2014.2月windows系统更新后，各个版本的vs的宏失效。

        详见：Visual Studio 2010 Macros Stop Working after February 2014 Windows Update | Making Visual Studio perfect

        vs2005sp1补丁  vs2008sp1补丁   vs2010sp1补丁

17.在windows API上打断点

（1）例如：对SetWindowText打断点。首先当前程序字符集为未设置或多字节，则SetWindowTextA；为Unicode则为SetWindowTextW。下面以SetWindowTextA为例。

（2）调试运行程序断住后，打开Modules窗口可以看到所有已经加载的模块，找到windows API所在的模块，右击鼠标执行"Load Symbols From" - "Microsoft Symbol Servers"下载并加载对应模块的pdb

（3）新建一个Break At Function断点，填入：{,,user32.dll}_SetWindowTextA@8。可以看到，VS里面的符号跟windbg相比多了一些字符，其中‘_’表示stdcall类型，后面‘@8’表示所有参数的字节数的和。

       有些函数Symbol Name与导出函数名可能不一致，例如GetDC(HWND)，其Symbol Name为NtUserGetDC，最后断点应填入：{,,user32.dll}_NtUserGetDC@4

       注：查找windows API符号名可以使用windbg的x命令或者使用pdb解析工具（symView）

也可以直接使用地址对windows API打断点（这种方式不需要符号的支持）：如对GetDC打断点，可以用Dependency查看其在user32.dll中导出函数地址（Entry Point列）：0x000172CC

然后在Modules窗口中获得user32.dll模块起始地址0x75840000，最后对两个值相加后的绝对地址处直接设置断点：{,,user32.dll}0x758572CC

通过以上方法也可以给malloc函数（vs2008 debug其dll为msvcr90d.dll，release的dll为msvcr90.dll；在UE4 vs2017的dll为ucrtbase.dll）打上断点

18. 异常（First-chance）时断住程序

在调试程序时，Output窗口有时会出现“First-chance exception in xxx.exe...”这样的信息。
一般来说，这是由于程序中发生了异常，被调试器捕获而产生的输出。
在调试器中运行程序时，如果程序产生异常，调试器会首先获得通知（即First-chance exception）。
若程序没有捕获该异常，则在结束进程之前，操作系统会再次通知调试器（即Second-chance exception，Last-chance exception）。

（1）在"Debug"-"Exceptions..."，弹出如下对话框：点击Add按钮，新增一个int类型的C++ Exceptions异常，并勾选Thrown

（2）当int、int*、int&的异常被catch到时，会断住程序进入调试状态（注：以上void类型对应：char*、void*的异常）

19. 单步调试自动跳过不必进入的函数  （注：仅适用于Native c++）

Windows Registry Editor Version 5.00

[HKEY_LOCAL_MACHINE\SOFTWARE\Wow6432Node\Microsoft\VisualStudio\9.0\NativeDE\StepOver]
"1"="\\scope:CString.*\\:\\:.*=NoStepInto"

注1：如果是32位windows，删除上面路径中的Wow6432Node

注2：不进入任何CString的方法（前面的1表示优先级，该值越大优先级越高）

++++++++++++++++++++++++++++++

NoStepInto 不可进入匹配函数
StepInto   可进入匹配函数

特殊字符串：

\cid 代表一个C/C++标识符
\funct 代表一个C/C++函数名
\scope 代表一个函数的作用范围(命名空间+类名 如：ATL::CFoo::CBar::)
\anything 代表一个字符串
\oper 代表一个C/C++操作符

正则表达式：

\ 转义字符 如：要使用 “\” 本身, 则应该使用“\\”
\: 代表字符:
. 匹配任意字符
* 其左边的字符被匹配任意次(0次或多次)。如：be*匹配“b”,“be”或“bee”
.* 匹配0个或多个字符

更多例子：

例1：不进入重载操作符函数：
10 \scope:operator\oper:=NoStepInto
例2：除了CComBSTRs的非操作符函数，不进入任何ATL::开头的函数：
20 ATL\:\:CComBSTR::\funct:=StepInto
10 ATL\:\:.*=NoStepInto
例3：除了全局模版函数外，不进入任何模板函数：
20 \scope:\funct:=StepInto
10 .*[\<\>].NoStepInto

++++++++++++++++++++++++++++++

20. 使用OutputDebugString进行日志调试

（1）调试状态时，会将日志输出到Debug过滤器的Output窗口中

（2）非调试状态时，可采用DbgView.exe来捕捉程序日志

21. 使用autoexp.dat自定义调试时变量的显示格式

文件所在位置：Microsoft Visual Studio 9.0\Common7\Packages\Debugger\autoexp.dat

在autoexp.dat中的[Visualizer]域可以对各种类型变量的显示格式进行配置，来优化变量在调试时显示，提高效率。

注1：在vs中要让autoexp.dat生效需要去掉"Tools"-"Options..."对话框中，

     "Debugging"-"General"-"Show raw structure of objects in variables windows"的勾选

注2：vs2012版本后，autoexp.dat被废弃，改用.natvis文件，该文件需要安装到"%USERPROFILE%\Documents\Visual Studio 2012\Visualizers"目录中

    如UE4引擎源码中的%EngineDir%\Engine\Extras\VisualStudioDebugging\UE4.natvis

(1) STL之string、vector、map

①原始显示结果：

②配置了autoexp.dat的显示结果：

-->对应的配置内容如下：

;  std::string -- char
std::basic_string{
    preview        ( #if(($e._Myres) < ($e._BUF_SIZE)) ( [$e._Bx._Buf,s]) #else ( [$e._Bx._Ptr,s]))
    stringview    ( #if(($e._Myres) < ($e._BUF_SIZE)) ( [$e._Bx._Buf,sb]) #else ( [$e._Bx._Ptr,sb]))
    children
    (
        #if(($e._Myres) < ($e._BUF_SIZE))
        (
            #([actual members]: [$e,!] , #array( expr: $e._Bx._Buf[$i], size: $e._Mysize))
        )
        #else
        (
            #([actual members]: [$e,!],  #array( expr: $e._Bx._Ptr[$i], size: $e._Mysize))
        )
    )
}
;------------------------------------------------------------------------------
;  std::vector
;------------------------------------------------------------------------------
std::vector<*>{
    children
    (
        #array
        (
            expr :        ($e._Myfirst)[$i],
            size :        $e._Mylast-$e._Myfirst
        )
    )
    preview
    (
        #(
            "[", $e._Mylast - $e._Myfirst , "](",
            #array
            (
                expr :    ($e._Myfirst)[$i],
                size :    $e._Mylast-$e._Myfirst
            ),
            ")"
        )
    )
}
;------------------------------------------------------------------------------
;  std::map
;------------------------------------------------------------------------------
std::map<*>{
    children
    (
        #tree
        (
            head : $e._Myhead->_Parent,
            skip : $e._Myhead,
            size : $e._Mysize,
            left : _Left,
            right : _Right
        ) : $e._Myval
    )
    preview
    (
        #(
            "[", $e._Mysize, "](",
            #tree
            (
                head : $e._Myhead->_Parent,
                skip : $e._Myhead,
                size : $e._Mysize,
                left : _Left,
                right : _Right
            ) : $e._Myval,
            ")"
        )
    )
}

(2) 自定义类MyArray

①原始显示结果：

②配置了autoexp.dat的显示结果：

-->对应的配置内容如下：

MyArray{
    preview
    (
        #(
            "[size is ", $c.m_nSize, "] m_pData is (",
            #array
            (
                expr: ($c.m_pData)[$i],
                size: $c.m_nSize
            ),
            ")..."
        )
    )
    stringview
    (
        #(
            "Hello MyArray!!!"
        )
    )
    children
    (
        #(  
            #array
            (
                expr: ($c.m_pData)[$i],
                size: $c.m_nSize
            )
        )
    )
}

注1：双引号中字符串不能含有冒号，如："[size is "不能写成"size: "

注2：多个类型使用 | 进行连接。如：MyArray|ArrayEx

注3：preview、stringview及children。对于不需要的部分可以不用定义，且三个部分没有先后顺序之分。

注4：格式的定义的最外层用大括号{}，其中的每个部分使用小括号()。

注5：格式定义出错时，运行VS会弹出提示窗口，对于格式配置错误的类型，在调试期间无法正常显示。

注6：最外层的左边的大括号{必须紧挨着最后一个类型名，否则无论后面的格式正确与否，都无法正常显示。

注7：符号;为行注释符。

注8：c表示当前所定义数据结构的对象，#array表示用数组形式显示内容，c表示当前所定义数据结构的对象，#array表示用数组形式显示内容，i表示数组中的每个元素的索引，$e表示数组中的每个元素的值

注9：array结构必须同时包含expr和size两个部分，缺少其中一个部分都将导致信息无法正确显示。

注10：可使用#switch、#if进行条件分支判断，要注意的是：#switch结构不能用于#array结构中，否则可能导致VS挂死。