【vs2019】调试介绍

1. 调试是什么

调试(debug)是发现和减少计算机程序和电子仪器设备中得程序性错误

2. 调试的基本步骤

• 发现程序错误的存在
• 以隔离、消除等方式对错误进行定位
• 确定错误产生的原因
• 提出纠正错误的解决办法
• 对程序错误予以改正，重新测试

3. 调试的环境

并不是在任何环境下都可以进行调试
源程序通常有两种版本

• Debug版本
• Release版本

Debug版本称为调试版本，包含调试信息，并且不做任何优化，便于程序员调试程序
Release版本称为发布版本，它往往进行了各种优化，使得程序在代码大小上和运行速度上都是最优的，便于用户使用
只有在Debug版本下，程序才可以进行调试

代码在Debug环境下的结果展示

代码在Release环境下的结果展示
在这里插入图片描述
代码在Debug环境下的反汇编

代码在Release环境下的反汇编

可以看到Release环境下确实会对代码进行优化

那么Release版本和Debug版本究竟进行了哪些优化？

1. 优化编译选项：Release版本的编译选项通常会启用更多的优化选项，例如去除符号表、优化调试信息、优化代码大小等，这些都有助于减小程序体积、提高程序的运行效率。
2. 剔除调试代码：Debug版本通常会包含一些额外的调试代码，例如assert、日志输出等，这些代码对程序的运行效率可能会产生一定的影响。在Release版本中，这些调试代码通常会被剔除，从而提高程序的运行效率。
3. 优化代码结构：在Debug版本中，编译器会生成一些额外的代码，例如调试信息、符号表等，这些代码可能会导致代码结构比较松散。在Release版本中，编译器会进行优化，将代码结构优化得更加紧凑，从而提高程序的运行效率。
4. 禁用断言：Debug版本通常会包含一些断言代码，这些代码会在程序运行时进行检查，如果检查失败会导致程序崩溃。在Release版本中，这些断言代码通常会被禁用，从而减小程序体积、提高程序的运行效率。

来看下面这个代码在Release版本和Debug版本下有什么不同?

#include 
int main()
{
    int i = 0;
    int arr[10] = {0};
    for(i=0; i<=12; i++)
   {
        arr[i] = 0;
        printf("hehe\n");
   }
    return 0; }

Debug版本下是死循环

Release版本下不是死循环

我们观察在Debug版本下的各个变量的地址


我们发现在Debug版本下arr[12]的地址就是i的地址，也就是说arr[12]和i是同一个变量，当i==12时，arr[12]=0相当于改变了循环变量，在循环体内改变循环变量的值极有可能发生死循环
我们可以大胆分析以下在Debug模式下变量的内存图如下

在Debug版本下，先定义谁就先开辟谁的空间，至于每个变量之间空多大位置取决于编译器，MSVC编译器变量i的地址比arr[9]的地址多12字节

我们在来观察一下在Release版本下变量的地址
Release版本不能调试，所以用printf打印出来

我们可以推测在Release版本下，内存布局是这样的

在这种特殊情况下，Release版本下编译器会对变量的定义的顺序发生改变，编译器会先定义arr数组，再定义i

注：上面两种版本的内存布局是这样基于两个原因

1. 定义的局部变量存储在栈区，而栈区空间使用规则是先用高地址，后用低地址
2. 数组元素随着下标增长，地址由低到高

4. VS2019调试快捷键

F5
未启动调试前，开始调试并跳到第一个间断点(如果有)，没有则不会进行调试
启动调试后，跳到下一个间断点(如果有)，没有则推出调试
F9
创建断点和取消断点
断点的重要作用，可以在程序的任意位置设置断点。
这样就可以使得程序在想要的位置随意停止执行，继而一步步执行下去。
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（这是最
长用的）。
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。

更多快捷键点我
注:按上述快捷键无效果，则需要同时按住Fn和上述快捷键

这里有一个小技巧，当我们想调试观察循环第n次的情况时，我们可以设置条件断点,条件断点的意思是当满足条件时，才可以跳到断点处
设置方式
1->在循环体内打上断点，并且右击断点
2->选择条件选项，并且设置条件，如想直接从第10次循环开始调试，直接将条件设置为i==10

3->按下回车保存

4->开始调试，这样按F5后直接跳到条件断点处，此时的i等于10

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5. vs2019调试窗口

注：调试窗口均是在开启调试后才能开启的

1.查看临时变量的值->自动窗口
作用：观察上下文出现过变量的值
打开方式
2.查看变量的地址->内存
作用：查看变量的内存信息

打开方式
注：若没有内存选项，则需要手动开启
开启方式 工具->选项->调试->打开地址级调试

3.查看调用堆栈->调用堆栈
作用：清晰的反应函数的调用关系以及当前调用所处的位置

打开方式

4.查看程序的汇编代码->反汇编
打开方式:程序开启调试后直接在代码区域右击鼠标，选中反汇编

6. 写代码的注意事项

优秀的代码应该是这样

1. 代码运行正常
2. bug很少
3. 效率高
4. 可读性高
5. 可维护性高
6. 注释清晰
7. 文档齐全

6.1 Coding技巧

• 使用assert
• 尽量使用const’
• 养成良好的编码风格
• 添加必要的注释
• 避免编码的陷阱

6.2 assert

assert用来检测一个表达式是不是0，如果表达式是0则调用abort函数终止程序并且在标准错误流上输出一段话，这句话包含值是0的表达式和该程序所在的路径以及assert所在的行数
使用assert需要包含头文件assert.h

我们不能解引用空指针，所以assert可以用来判断该指针是否为空指针

#include 
#include 
int main()
{
	long long* p = (long long*)malloc(sizeof(int) * 100000000l);
	assert(p);
	*p = 10;
	printf("%lld\n", *p);
	return 0;
}

6.3 const

在C语言中,const修饰的变量叫做常变量，它们本质上是变量，只不过具有只读性

1. const直接修饰变量，无法直接修改变量
   可以通过该变量的指针来修改该变量的值
   
2. const修饰指针变量有两种情况

• const在*前面
  代表const修饰的是指针变量所指向的对象，指向的对象不可以直接修改
  
  这样并不是很严谨，因为定义时没有规定a被const修饰的，但是定义指针变量p时又规定了a被const修饰
• const在*后面
  代表const修饰的是指针变量本身，则这个指针变量不能指向其他的变量
  
  可以通过二级指针改变p本身的值
  

7. 实现strcpy,strlen函数

8. 编程常见的错误

8.1 编译型错误

直接看错误提示信息(双击)，解决问题。或者凭借经验就可以搞定。相对来说比较简单。

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。一般是函数名不存在或者拼写错误
LNK代表LINK链接，说明是链接错误

8.3 运行时错误

借助调试，逐步定位问题