【C语言】代码的调试技巧
Hello everbody!时隔一周的时间，咱们又见面喽！最近一直在忙操作系统的事情，没能抽出时间，还请见谅呀。
今天，我打算给大家讲讲有关调试的知识。有些宝子是非科班，可能对调试还是挺陌生的。等c语言学习过后到了数据结构，咱们需要编写的程序的代码量明显增加。单是初阶数据结构的顺序表，链表，代码量就轻轻松松超过一百行。如果我们写出了BUG,迟迟找不到出现问题的原因，这将是一件令人十分抓狂的事情。有些时候，咱们碰碰运气，这儿改改，那儿改改。咦！程序居然该对了！这时我们可能十分开心，觉得之前努力敲的代码总算没有白费，可是回头一想：刚才的程序到底错在哪里呢？
到了数据结构部分，如果不会调试，可以说是寸步难行。因此，我认为给大家讲一讲调试是十分有必要的，这可以大大提升我们的学习效率。
1.学习工具
建议大家使用Visual Studio进行学习。因为它的调试功能是比较强大的，而且它与标准C的契合度比较高。不太建议使用dev和vc6.0。dev的调试功能不太行，与标准C的契合度不如Visual Studio，长期使用会给大家带偏的，而且它没有中文版本，给我们的学习带来了比较大的阻碍。vc6.0的版本比较老了，而且已经很久没有更新了，也不太建议使用。
下面我将用Visual Studio2022版给大家讲讲调试技巧。
2.小问题考考大家
咱们先看一看这个小程序，但凡有学过C语言的宝子们都可以看出来这个程序的问题：就是越界了呗！arr数组明明只有十个数据，你却循环了13次，这肯定是脑子进水了的写法！咱们把for循环中的13改成10，那程序肯定就正常啦！是的，你说的都对！但是我想问的是：这个程序为什么是死循环呢？如果你去公司应聘，面试官给你一个类似的程序，问你该程序可能输出的结果，你能答上来嘛？当然，如果知道原因的小伙伴可以把答案写在评论区呦！
想要知道原因，咱们就必须调试！逐字逐句的分析代码的运行情况！
到本文结尾，我会给大家讲讲死循环的原因！
3.Debug和Release的介绍
Debug通常称为调试版本，它包含调试信息，并且不作任何优化，便于程序员调试程序，找出程序的错误。
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，以使用户很好的使用。换句话说，公司研发的成品，用户拿到的就是发布版本。
看，还是同样的代码，换成Release版本就不再是死循环了。可见Release对先前的版本确实进行了优化。
当然，我们同样可以通过对比Debug版本的可执行程序和Release版本的可执行程序的大小也可以看出，Release版本的可执行程序要小得多。
4.学会快捷键
1.CTRL+F5,这个大家应该是最熟悉的。作用就是让我们写好的程序跑起来。
2.F9，创建断点和取消断点。断点的作用：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，继而一步一步执行下去。当然也可以手动设置断点。
如图，在代码的最左边边用鼠标点一下即可。当然，我们也可以设置调试断点：
3.F5,启动调试，经常用来直接跳到下一个断点处。很显然，这个快捷键是要和断点联合使用的！
4.F10,逐过程，一个过程可以是一个函数调用，也可以是一条语句。
5.F11，逐语句，就是每次只执行一条语句，但是这个快捷键可以使我们的执行逻辑进入函数内部（这是最常用的）。
5.调试找出死循环的原因
下面我将用上文死循环的例子用调试功能检查一下死循环的原因！
首先我们需要主观判断一下程序出错的大致位置，由于这是一个死循环程序，那么大概率是循环体出错了。所以我们把断点的位置设置在循环体处。（左边的小红点就是断点）
断点设置好后再使用快捷键F5开始调试。
开始调试后我们可以看到程序执行到第14行就自动停了下来，前面的test函数已经执行过了，hehe已经打印到屏幕上。如果宝子们觉得这样观察得还不够细致，也可以这样：
点击调试按钮，找到窗口，窗口里面有一个监视选项，监视中的四个选项都是一样的，随便点击一个即可。
这是打开监视后的界面，我们可以输入任何我们想观察的变量。这个程序是死循环，那就表明i总是小于13的，我们就可以观察一下i的变化。当然，如果你想看得更加清楚，arr数组也可以观察一下！
输入i和arr后，我们可以十分清晰的观察到目前i的值为1，arr数组中首元素已被赋值为1。
这时我们可以用F10或是F11让程序一步一步执行下去，并密切关注i和arr数组的变化情况：
目前开始执行第三次循环，目前一切正常，没有出现什么问题，那么我们就可以继续调试下去，直到出现问题为止。
i的值已经来到了9，说明循环已经跑了十次，目前程序仍然是正常的。说明问题出在数组越界的部分，但是到后面arr数组就观察不到了怎么办呢？
其实调试功能是非常强大的，我们依然可以观察arr[10],arr[11],arr[12]。只需输入到监视窗口中即可！
我们把arr[10],arr[11],arr[12]输入到监视窗口后，由于循环只跑了十次，arr[10],arr[11]还没有被赋值，编译器给到的是随机值。但是arr[12]好像格外的与众不同，它的值是9，i的值也是9！这难道是巧和嘛？目前还不能十分确定具体的原因，那么我们继续按F11让程序走起来。
我们进入第11次循环的内部，此时arr[11]的值被该成了1（看来这个程序的胆子还是很大的，都越界了还可以改）。但这并不是我们观察的焦点，我们更应该把注意力放在i和arr[12]的变化情况。
我们可以看到：进入第11次循环后，由于自增，i的值变成了10。但是神奇的是arr[12]的值也变成了10！这就不正常了，按理说arr[12]的值不该变呀，还没轮到它变呢！
这时，相信聪明的宝子们已经发现该程序死循环的原因啦！当然为了观察得更清楚，我们依然可以继续调试下去。
调试到这里，i得值增加到了12，arr[12]也变成了12，那么下一步，就要对arr[12]赋值啦，当arr[12]的值变成一后，i会怎么变呢？是也变成1，还是不变呢？
arr[12]赋值为1后，i不出意外的也变成了1。那么死循环的原因就呼之欲出啦！i的值最大就是12，永远不会超过12，这就是死循环的原因。但是为什么i的值和arr[12]的值一致，并且时时刻刻跟随着它变化呢？
难道它们两个是同一块空间嘛？如果是同一块空间的话，这一切就解释的通了。当然，这也只是我们的猜测。我们同样可以通过调试来验证我们的猜想！
通过观察它们的地址，我们发现，它们的地址居然是一样的！既然地址一样，那么它们就是同一块空间，它们的值同时变化也就不奇怪了！
6.死循环的底层逻辑
我们已经用调试功能找出了死循环的原因，那么为什么arr[12]的空间刚好和i的空间一致呢？真的那么巧合嘛？
其实这取决于局部变量空间的创建逻辑。
像i,arr都属于局部变量。局部变量都创建在栈区，而栈区内存的使用习惯是：从高地址向低地址使用。而数组随着下标的增长，地址是由低到高变化的。
再次仔细观察我们的代码会发现：i是先声明的，而arr是后声明的，那么i的地址就必然比arr的地址高，至于高多少就取决于编译器了，像刚才我们用的vs2022，i的地址就刚好比arr地址高了3个整型空间。当然如果是vs2019可能只高两个整型空间。
大家也可以验证一下自己的编译器是什么情况！
那换句话说，如果我们先声明arr,再声明i。那么arr的地址就必定比i高。不管数组再怎么越界与i也没有任何关系，就不会出现死循环啦！
7.结语
当然，仅仅学会这些快捷键是远远不够的。一个人的调试水平不是一蹴而就，而是日积月累，调试能力逐渐提高的。今后在公司面试时，你的调试能力也是面试官重点关注的呦！因此在面试时，咱们写出了错误的代码不要紧张，一个程序员写出BUG再正常不过啦！运用咱们深厚的调试功底，在短时间内找出BUG并改正同样可以让面试官眼前一亮。所以，加油吧各位宝子们！