10 个 Visual Studio 原生开发的调试技巧

英文原文：10 Even More Visual Studio Debugging Tips for Native Development

原中文地址：http://www.oschina.net/translate/10-even-more-visual-studio-debugging-tips-for-native?from=20130127

我以前关于Visual Studio调试技巧的文章引起了大家很大的兴趣，以至于我决定分享更多调试的知识。以下的列表中你可以看到写原生开发的调试技巧（接着以前的文章来编号）。这些技巧可以应用在VS2005或者更新版本中（当然有一些可以适用于旧版本）。如果你继续，你可以知道每个技巧的详细信息。

1. 数据断点
2. 线程重命名
3. 特定进程中断
4. 大概执行时间
   
5. 数字格式化
6. 内存数据格式化
7. 系统DLL中断
8. 装载符号表
9. MFC中内存泄露报告
10. 调试ATL

提示11：数据断点

当数据所在内存位置变化时，调试器将会中断。然而，这是唯一可能在一个时间创建4这样的硬件的数据断点。数据断点只能在编译的过程中添加，可以通过菜单（编译>新断点>新数据断点）或者通过断点窗口来添加。

您可以使用一个内存地址或地址表达式。即使你能看到堆栈上的两个值，我认为通常当堆上的值被改变时，这项功能才会有用。这对 识别内存损坏是一个很大的帮助。

在下面的例子中，指针的值已经更改为所指向对象的值。为了能找出什么地方做的更改，我在指针值存储的位置设置了一个断点，如 &ptr (注意这是在指针初始化后发生的)。当数据更改后，以为着某人更改了指针的值，调试器终止，然后能发现哪些代码引起了这个改变。

额外阅读:

• How Can I Find Out If My Pointers Corrupt a Memory Address?
• How Can I Find Out Where My Pointer Is Getting Changed?

提示 12: 线程重命名

当你调试多线程应用是，Threads窗口会显示创建了哪些线程，以及当前的线程。线程越多，你就越难找到你要找的线程（特别是当同一段程序，被多个线程同时执行的时候，你就不知道当前执行的是哪个线程实例）

调试器允许你给线程重新命名。用右键单击一个线程，并重命名。

也可以以程式设计方式命名线程，虽然这有点棘手而且线程启动后必须去做的，否则调试器将以它的默认命名规定重新将其初始化，下面的函数显示了如何定义和使用一个线程。

typedef struct tagTHREADNAME_INFO
{
	DWORD dwType;        // 必须是两个字节的长度
	LPCSTR szName;       // 指针指向命名 (同一个地址空间)
	DWORD dwThreadID;    // 线程ID（-1调用线程）
	DWORD dwFlags;       // 保留待用，多数情况下为0
} THREADNAME_INFO;

void SetThreadName(DWORD dwThreadID, LPCSTR szThreadName)
{
	THREADNAME_INFO info;
	info.dwType = 0x1000;
	info.szName = szThreadName;
	info.dwThreadID = dwThreadID;
	info.dwFlags = 0;

	__try
	{
		RaiseException(0x406D1388, 0, sizeof(info)/sizeof(DWORD), (DWORD*)&info);
	}
	__except (EXCEPTION_CONTINUE_EXECUTION)
	{
	}
}

提示13：指定线程设置断点

对于多线程应用程序，另一个有用的技巧是在指定线程、进程甚至计算机设置断点。可以使用断点的Filer命令来实现这种功能。

调试器允许你使用线程名、线程ID、进程名、进程ID和机器名的不同组合（使用AND、OR、NOT连接）。掌握如何设置线程名称也使得这种过滤技术操作更为简单。

辅助阅读：

• How to: Specify a Breakpoint Filter 
• Setting a Breakpoint Filter

提示14：（不准确的）定时执行

在我之前的文章中我曾提及在Watch窗口中使用伪变量。其中一个没有提及的是@clk，可显示一个计数器的值，用于获得两个断点之间代码执行所需要的大体时间，该值的单位为毫秒（ms）。但是，这种方法不能用于配置程序执行。你应该使用Visual Studio Profiler或者性能计时器来完成这些配置。

通过在Watch窗口或者Immediate窗口中添加@clk=0来重置计时器。因此，若需要计算末段代码执行所需要的时间，做下列处理：

• 在代码块起始位置设置断点
• 在代码块结束位置设置断点
• 在Watch窗口中添加@clk
• 当第一个断点触发时，在Intermediate窗中中输入@clk=0
• 运行程序，直到遇到代码块结束位置的断点，并在Watch窗口中查看@clk的值

注意网上有技巧说需要在Watch窗口中添加两条表达式：@clk和@clk=0，据说可以每次在断点执行的位置重置计时器。这种技巧只能在较低版本的Visual Studio中使用，但是不能在高版本VS中使用，例如VS2005（作者做过测试，vs2005不支持这种技巧）以及更高版本。

辅助阅读：

• Debugging Tips - @CLK

提示15：格式化数字

当你使用Watch或者Quick Watch窗口查看变量时，显示这些数值是用默认的预定义可视化格式。当变量是数字时，显示形式按照他们的类型（int、float、double）来的，并且使用十进制显示。然而，你可以设置调试器在显示数字的使用使用不同的类型，或者使用不同的进制。

改变变量显示类型可以在变量前添加以下前缀：

• by —— unsigned char(unsigned byte)
• wo —— unsigned short(unsigned word)
• dw —— unsigned long(unsigned double word)

改变变量显示的进制可以在变量前添加以下前缀：

• d或i —— 有符号十进制数
• u     —— 无符号十进制数
• o     —— 无符号八进制数
• x     —— 小写十六进制数
• X     —— 大写十六进制数

辅助阅读：

C++ Debugger Tips

提示16：格式化内存数据

除了数字，debugger还可以在Watch窗口中显示格式化的内存数据，最长为64字节。你可以在表达式（变量或者内存地址）后面添加下面的后缀来格式化数据：

• mb或m —— 十六进制显示的16字节数据，后面跟着16个ASCII字符
• mw —— 8字（WORD，通常1 WORD = 2 BYTE）数据
• md —— 4个双字（DWORD，通常1 DWORD = 4 BYTE）数据
• mq —— 2个四字（Quad WORD）数据
• ma —— 64个ASCII字符
• mu —— 2字节UNICODE字符

附加阅读：

• Format Specifiers in C++
• Debugging Tips in Developer Studio

提示17：在系统DLL调用处暂停

有时在DLL的某个函数被调用时暂停是很有用，特别是系统DLL（比如kernel32.dll、user32.dll）。实现这种暂停需要使用原生debugger提供的上下文运算符。你可以设定断点位置、变量名或者表达式：

• {[函数],[源代码],[模块]}断点位置
• {[函数],[源代码],[模块]}变量名
• {[函数],[源代码],[模块]}表达式

大括号内可以是函数名、源代码及模块的任意组合，但是逗号不能省略。

举个例子如果我们需要在CreateThread函数调用时暂停。这个函数是从kernel32.dll导出的，因此上下文运算符应该是这样子的：{,,kernel32.dll}CreateThread。然而，这样并不行，因为该运算符需要CreateThread修饰之后的名字。可以使用  DBH.exe来获得一个特定函数的修饰名（编译器编译生成）。下面是如何获得CreateThread的修饰名的方法：

C:\Program Files (x86)\Debugging Tools for Windows (x86)>dbh.exe -s:srv*C:\Symbo
ls*http://msdl.microsoft.com/Download/Symbols -d C:\Windows\SysWOW64\kernel32.dl
l enum *CreateThread*
Symbol Search Path: srv*C:\Symbols*http://msdl.microsoft.com/Download/Symbols

 index            address     name
     1            10b4f65 :   _BaseCreateThreadPoolThread@12
     2            102e6b7 :   _CreateThreadpoolWork@12
     3            103234c :   _CreateThreadpoolStub@4
     4            1011ea8 :   _CreateThreadStub@24
     5            1019d40 :   _NtWow64CsrBasepCreateThread@12
     6            1019464 :   ??_C@_0BC@PKLIFPAJ@SHCreateThreadRef?$AA@
     7            107309c :   ??_C@_0BD@CIEDBPNA@TF_CreateThreadMgr?$AA@
     8            102ce87 :   _CreateThreadpoolCleanupGroupStub@0
     9            1038fe3 :   _CreateThreadpoolIoStub@16
     a            102e6f0 :   _CreateThreadpoolTimer@12
     b            102e759 :   _CreateThreadpoolWaitStub@12
     c            102ce8e :   _CreateThreadpoolCleanupGroup@0
     d            102e6e3 :   _CreateThreadpoolTimerStub@12
     e            1038ff0 :   _CreateThreadpoolIo@16
     f            102e766 :   _CreateThreadpoolWait@12
    10            102e6aa :   _CreateThreadpoolWorkStub@12
    11            1032359 :   _CreateThreadpool@4

看起来真实的名字是_CreateThreadStub@24。因此我们可以创建断点，{,,kernel32.dll}_CreateThreadStub@24。

 运行程序，当遇到暂停时，直接忽略关于在断点位置无相关源代码的消息提示。

 

使用调用堆栈窗口来查看调用这个函数的代码。

 

附加阅读：

• How to set breakpoints without source code in Visual Studio 2010
• Context Operator (C/C++ Language Expressions)
• How to: Set a Function Breakpoint

提示18：载入符号

当你调试程序的时候，调用堆栈窗口有可能不会显示全部的调用堆栈，其中忽略系统DLL（例如kernel32.dll, user32.dll）的信息。

 

通过加载这些DLL的符号信息，可以获得全部调用堆栈信息，并且在调用堆栈窗口，使用上下文菜单（右键菜单），直接设置这种效果。你可以从预定义的符号路径或者微软的符号服务器（针对系统DLL）下载这些符号。在这些符号下载并导入到debugger中之后，调用堆栈更新如下：

 

这些符号也可以从Module窗口导入。

一旦载入之后，这些符号会保存在缓存中，并且可以在Tools>Options>Debugging>Symbols中配置。

MFC向导产生的源代码中在#include后米娜包含如下预处理指令：

#ifdef _DEBUG
#define new DEBUG_NEW
#endif

上面代码就是如何重定义new运算符的方法。

很多STL头文件和这里定义的new运算符不兼容。如果你在重新定义运算符new之后包含了<map><vector><list><string>等头文件，会有如下错误（以<vector>为例）：

1>c:\program files (x86)\microsoft visual studio 9.0\vc\include\xmemory(43) : error C2665: 'operator new' : none of the 5 overloads could convert all the argument types
1>        c:\program files\microsoft visual studio 9.0\vc\include\new.h(85): could be 'void *operator new(size_t,const std::nothrow_t &) throw()'
1>        c:\program files\microsoft visual studio 9.0\vc\include\new.h(93): or       'void *operator new(size_t,void *)'
1>        while trying to match the argument list '(const char [70], int)'
1>        c:\program files (x86)\microsoft visual studio 9.0\vc\include\xmemory(145) : see reference to function template instantiation '_Ty *std::_Allocate<char>(size_t,_Ty *)' being compiled
1>        with
1>        [
1>            _Ty=char
1>        ]
1>        c:\program files (x86)\microsoft visual studio 9.0\vc\include\xmemory(144) : while compiling class template member function 'char *std::allocator<_Ty>::allocate(std::allocator<_Ty>::size_type)'
1>        with
1>        [
1>            _Ty=char
1>        ]
1>        c:\program files (x86)\microsoft visual studio 9.0\vc\include\xstring(2216) : see reference to class template instantiation 'std::allocator<_Ty>' being compiled
1>        with
1>        [
1>            _Ty=char
1>        ]

解决方法是在包含这些STL文件之后再使用DEBUG_NEW重定义new运算符。

附加阅读：

• DEBUG_NEW

提示20：调试ATL

当你开发ATL COM组件时你可以在debugger中查看你所开发的COM对象的QueryInterface、AddRef和Release的调用情况。默认情况下并不支持这些调用的产看，你需要在预处理定义或者预编译头文件中定义两个宏。这两个宏定义之后，关于这些函数的调用会显示在输出（Output）窗口中。

这两个宏是：

• _ATL_DEBUG_QI，显示每个被查询接口的名字。必须在atlcom.h头文件被包含之前定义。
• _ATL_DEBUG_INTERFACES，每当AddRef或Release被调用时显示当前接口的引用次数以及类名、接口名等信息。必须在atlbase.h包含之前定义。

辅助阅读：

• Debugging Tips
• ATL Debugging Techniques
• How does _ATL_DEBUG_INTERFACES work?

结论

在本篇文章及上一篇文章中提到的tips，尽管没有包含全部调试技巧，但是可以帮助你解决你遇到的多数原生应用程序的问题。