008+limou+C语言入门知识——（6）VS2022的C语言基础调试

1、什么是bug

这个故事很多人都知道

1947年9月9日：第一个“Bug”被发现的时候：“1949年9月9日，我们晚上调试机器的时候，开着的窗户没有纱窗，机器闪烁的亮光几乎吸引来了世界上所有的虫子。果然机器故障了，我们发现了一只被继电器拍死的飞蛾，翅膀大约4英寸。”

第一次被发现的导致计算机错误的飞蛾，也是第一个计算机程序错误，而bug这个名词也被延用至今。

2、调试是什么

（1）调试的概念

调试（英语：Debugging / Debug），又称除错，是发现和减少计算机程序或电子仪器设备中程序错误的一个过程。

（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
• 总结错误的原因

（3）拒绝迷信调试

3、debug和release

（1）两者的概念

• Debug 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。
• 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。

（2）Debug和Release的区别

• 文件区别：Debug和Release模式下，会在项目文件里面各自生成一个Debug和Release文件
• 反汇编区别：他们两个的反汇编代码有着明显差别，一般来说Debug比Release多
• 内存区别：由于Debug包含了调试信息，所以会比release的内存要大
• 应用区别：Debug用于程序员调试，release交予测试员和用户使用
• 运行区别：release会在一定程度上对代码进行优化，这也是其内存较小的原因之一

（3）以下代码的运行在Debug和Release模式下，运行结果可能不同

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

4、windows环境调试介绍

Linux中的调试工具是gdb

（1）模式调整

必须要在Debug模式中才能使得代码正常调试

（2）VS快捷键

• F5启动调试，经常用来直接跳到下一个断点处
• shift+F5取消调试，在不想调试的时候可以用这个功能停止调试
• ctrl+F5开始执行不调试，如果你想要程序直接跑起来而不调试就可以直接使用
• F9创建/取消断点，断点可以使程序在想要的位置任意停止，继而一步步执行下去（在循环语句中尤其好用）
• 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一条语句
• F11逐语句，就是每次都执行语句，这个快捷键可以使得我们的执行逻辑进入函数内部（是最为常用的快捷键），执行调试比较细一点
• 更多快捷键

（3）调试窗口

接下来一一介绍VS2022底下常见的调试窗口

• 查看临时变量的值（监视）：在vs2022调试状态下----窗口----监视
  • 一个小技巧，如果是监视指针，将格式写为【指针,数字】就可查看该指针后面指针的值

• 查看内存信息：在vs2022调试状态下----窗口----内存

• 查看调用堆栈：在vs2022调试状态下----窗口----调用堆栈
  • 通过调用堆栈可以清晰反应函数的调用关系以及当前调用所处的位置
  • 这个涉及到数据结构的栈

• 查看汇编信息

  • 第一种查看方法：调试开始之后右键代码，选择“转到反汇编”
  • 第二种查看方法：在vs2022调试状态下----调试----窗口----反汇编

• 查看寄存器信息：在vs2022调试状态下----调试----窗口----寄存器

  • 通过寄存器窗口可以看到当前运行环境的寄存器运行信息
  • 如果记住寄存器的名字还可以在监视窗口里面查看寄存器的

• 查看自动窗口：在vs2022调试状态下----调试----窗口----自动窗口
  • 会自动添加、自动取消添加一些变量的信息

• 查看局部变量：在vs2022调试状态下----调试----窗口----局部变量

5、一些调试的实例

（1）实例1：实现代码：求 1！+2！+3！ …+ n! ，不考虑溢出

int main()
{
    int i = 0;
    int sum = 0;//保存最终结果
    int n = 0;
    int ret = 1;//保存n的阶乘
    scanf("%d", &n);
    for(i=1; i<=n; i++)
    {
        int j = 0;//问题在这里的上一步没有加上ret = 1;
        for(j=1; j<=i; j++)
        {
            ret *= j;
        }
        sum += ret;
    }
    printf("%d\n", sum);
    return 0;
}//这时候我们如果3，期待输出9，但实际输出的是15。

（2）实例2：研究程序死循环/异常终止的原因

#include 
int main()
{
    int i = 0;
    int arr[10] = {0};
    for(i=0; i<=12; i++)
    {
        arr[i] = 0;
        printf("hehe\n");
    }
    return 0;
}
//这个代码在Debug模式下就会死循环或者异常终止（要看环境的具体实现），在Release模式下就会停止，这就是优化导致的
//比如在我的vs2022中，x86是死循环的，x64是在结尾终止的

6、如何写出易于调试的代码？

（1）优秀的代码

• 代码运行正常
• bug很少
• 效率高
• 可读性高
• 可维护性高
• 注释清晰
• 文档齐全

当然还有很多很多类似的比较体系化的技巧。

（2）常见的编码技巧

• 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

（3）const的作用

使得变量具有常属性，可以让代码具有鲁棒性、健壮性，能够应对一些异常的情况

int main()
{
    const int m = 100;
    const int * p = &m;
    const int ** pp = &p;
    int *** ppp = &pp;
    ***ppp = 200;
    printf("%d\n", m);
    return 0;
}

#include 
//代码1
void test1()
{
    int n = 10;
    int m = 20;
    int *p = &n;
    *p = 20;//ok?
    p = &m; //ok?
}
void test2()
{
    //代码2
    int n = 10;
    int m = 20;
    const int* p = &n;
    *p = 20;//ok?
    p = &m; //ok?
}
void test3()
{
    int n = 10;
    int m = 20;
    int *const p = &n;
    *p = 20; //ok?
    p = &m;  //ok?
}
int main()
{
    //测试无cosnt的
    test1();
    //测试const放在*的左边
    test2();
    //测试const放在*的右边
    test3();
    return 0;
}

（4）模拟strcpy函数

①官方库里的写法

/***
*char *strcpy(dst, src) - copy one string over another
*
*Purpose:
*       Copies the string src into the spot specified by
*       dest; assumes enough room.
*
*Entry:
*       char * dst - string over which "src" is to be copied
*       const char * src - string to be copied over "dst"
*
*Exit:
*       The address of "dst"
*
*Exceptions:
*******************************************************************************/
char * strcpy(char * dst, const char * src)//(目的数组,源头数组)
{
    char * cp = dst;
    assert(dst && src);
    while(*cp++ = *src++)
        ;     /* Copy src over dst */
    return (dst);
}//其函数就是将一个字符串数组的内容拷贝到另外一个字符串数组中

②自己定义的写法

//方法一：
void my_strcpy(char* dest, char* src)//(目标数组，源头数组)
{
    while(*src != '\0')
    {
        *dest++ = *src++;
    }
    *dest = *src;//\0的拷贝
}
//方法二：
void my_strcpy(char* dest, char* src)
{
    while(*dest++ = *src++)
    {
        ;
    }
}
//方法三：
void my_strcpy(char* dest, char* src)
{
    //断言，或者改成assert(dest && src)
    assert(dest != NULL);
    assert(src != NULL);
    while(*dest++ = *src++)
    {
        ;
    }
}
//方法四：
void my_strcpy(char* dest, char* src)
{
    //断言，或者改成assert(dest && src)
    assert(dest != NULL);
    assert(src != NULL);
    while(*dest++ = *src++)
    {
        ;
    }
}
//方法五：
char* my_strcpy(char* dest, char* src)
{
    assert(dest && src);
    char* ret = dest;
    while(*dest++ = *src++);
    return ret; 
}

（5）模拟strlen函数

#include 
#include 
int my_strlen(const char* str)
{
    int count = 0;
    assert(str);//assert(str != NULL);//断言的使用
    while(*str)//while (*str != '\0')
    {
        count++;
        str++;
    }
    return count;
}
int main()
{
    int len = my_strlen("abcdef");
    printf("%d\n", len);
    return 0;
}

7、编程常见的错误

• 编译型错误：直接看错误提示信息（双击VS2022中的错误列表），解决问题。或者凭借经验就可以搞定。相对来说简单
• 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。一般是标识符名不存在或者拼写错误（一般会出现字眼“无法解析的外部命令”）
  
• 运行时错误：借助调试，逐步定位问题，最难搞