VS实用调试技巧

一、什么是bug？

    bug本意是“昆⾍”或“⾍⼦”，现在⼀般是指在电脑系统或程序中，隐藏着的⼀些未被发现的缺陷或问题，简称程序漏洞。
    “Bug” 的创始⼈格蕾丝·赫柏（Grace Murray Hopper），她是⼀位为美国海军⼯作的电脑专家，1947年9⽉9⽇，格蕾丝·赫柏对Harvard Mark II设置好17000个继电器进⾏编程后，技术⼈员正在进⾏整机运⾏时，它突然停⽌了⼯作。于是他们爬上去找原因，发现这台巨⼤的计算机内部⼀组继电器的触点之间有⼀只⻜蛾，这显然是由于⻜蛾受光和热的吸引，⻜到了触点上，然后被⾼电压击死。所以在报告中，赫柏⽤胶条贴上⻜蛾，并把“bug”来表⽰“⼀个在电脑程序⾥的错误”，“Bug”这个说法⼀直沿⽤到今天

二、什么是调试(debug)？

    当我们发现程序中存在的问题的时候，那下⼀步就是找到问题，并修复问题。
    这个找问题的过程叫称为调试，英⽂叫debug（消灭bug）的意思。
    调试⼀个程序，首先是承认出现了问题，不能说自己的代码一定没有错，否则是永远找不出bug的。然后通过各种⼿段去定位问题的位置，可能是逐过程的调试，也可能是隔离和屏蔽代码的⽅式，找到问题所的位置，然后确定错误产⽣的原因，再修复代码，重新测试。

三、debug和release

    在VS上编写代码的时候，就能看到有 debug 和 release 两个选项，分别是什么意思呢？

1.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；程序员在写代码的时候，需要经常性的调试代码，就将这⾥设置为 debug ，这样编译产⽣的是debug 版本的可执⾏程序，其中包含调试信息，是可以直接调试的，放在了代码文件夹下的x64中的Debug文件夹中

2.Release

    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，以便⽤⼾很好地使⽤。当程序员写完代码，测试再对程序进⾏测试，直到程序的质量符合交付给⽤⼾使⽤的标准，这个时候就会设置为 release ，编译产⽣的就是 release 版本的可执⾏程序，这个版本是⽤⼾使⽤的，⽆需包含调试信息等，放在了代码文件夹下的x64中的Release文件夹中

两种不同版本的文件大小对比如下：
Debug：

Release：

对⽐可以看到从同⼀段代码，编译⽣成的可执⾏⽂件的⼤⼩，release版本明显要⼩，⽽debug版本明显⼤

四、VS调试快捷键？

    调试最常使⽤的⼏个快捷键：
    F9：创建断点和取消断点断点的作⽤是可以在程序的任意位置设置断点，打上断点就可以使得程序执⾏到想要的位置暂停执⾏，接下来我们就可以使⽤F10，F11这些快捷键，观察代码的执⾏细节。
条件断点：满⾜这个条件，才触发断点
    F5：启动调试，经常⽤来直接跳到下⼀个断点处，⼀般是 和F9配合使⽤。
    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。在函数调⽤的地⽅，想进⼊函数观察细节，必须使⽤F11，如果使⽤F10，直接完成函数调⽤，不会进入函数内部。
    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。
VS更多快捷键了解：http://blog.csdn.net/mrlisky/article/details/72622009

五、监视和内存观察

以以下代码为例：

此代码没有做任何的输出操作，我们如果想要观察这些变量究竟发生变化没有，或者看看它们在内存中如何存储，就需要使用监视或者内存功能

1.监视：

    首先要先进入调试模式，按下快捷键f10启用调试，或者按【调试】->【开始调试】按钮启用调试，随后按【调试】->【窗⼝】->【监视】，然后任意找一个窗口点开，如下：

    点开后将打开的窗口放在右边，如图：

    随后我们将要查看的变量输入进去，如：

    这里数组arr只显示一个内容，点右边三角形展开，而后显示无法读取内存，就是还没有调试到那一步，按f10继续走下去，走到for循环前再来观察：

    可以看到前面的内容已经初始化完成了，接下来的for循环就是给数组赋值，可以自行按f10调试，这里我们直接来看看for循环执行的结果：

    可以看到，for循环成功为我们完成了任务，如果这个代码直接运行什么都不会出现，但是经过我们的调试，我们可以清楚的看到我们写的代码确实起了效果

2.内存

如果监视窗⼝看的不够仔细，也是可以观察变量在内存中的存储情况，首先还是要进入调试状态，然后菜单中【调试】->【窗⼝】->【内存】打开内存窗⼝，如图：

现在我们把内存窗口打开试试

内存中这三大类分别是什么呢？如图：

我们怎样通过内存观察数据呢？就要用到我们的取地址符&，比如想要查看字符变量c，就在内存框中输入&c，如图：

六、调试举例1

要求 1!+2!+3!+4!+…10! 的和：

1. 看到需求后发现需要求阶乘，并且将1到10的阶乘相加，所以第一步要求一个数的阶乘，假如有一个数n，它的阶乘就是从1按顺序乘到n，这里我们可以使用for循环，按顺序一个一个乘起来，代码如下：

#include <stdio.h>
//写⼀个代码求n的阶乘
int main()
{int n = 0;scanf("%d", &n);int i = 1;int ret = 1;for (i = 1; i <= n; i++){ret *= i;}printf("%d\n", ret);return 0;
}

2. 我们知道n的阶乘怎么求了，接下来我们再用一个for循环将它们相加，如下：

#include <stdio.h> 
int main()
{int i = 1;int j = 1;int ret = 1;int sum = 0;for (i = 1; i <= 10; i++)//求1到10的阶乘的和{for (j = 1; j <= i; j++)//求阶乘{ret *= j;//ret是阶乘的值}sum += ret;//sum是各个阶乘相加的结果}printf("%d\n", sum);return 0;
}

    是不是我们的代码完成了呢？运行结果是一个很大的数，我们也不知道对不对，这个时候我们将10改成3试试，运行结果如下：

    我们简单计算一下，1的阶乘是1，2的阶乘是2，3的阶乘是6，相加是9，与代码算出来的15不一样，错在哪里呢？我们现在肉眼看不出来，就要启用我们的调试功能，按f10一步一步的调试，i=1时循环调试结果为：

    可以发现现在一切正常，帮我们算出来了1的阶乘，并且加到了sum内部，j=2跳出了第一次for循环，接下来是第二次循环调试结果：

    我们发现居然还是一切正常，代码帮我们算出来了2的阶乘，sum变成了3，j变成了3跳出循环，到这里一切正常，我们猜到多半下一次循环有问题，我们来看看下一次循环调试的结果：

    果然，这里出现了问题，ret也就是3的阶乘变成了12，导致我们的阶乘和变成了15，这是为什么呢？我们可以反推一下，我们原本需要得到6，现在变成了12，说明多乘了一个2，这个2怎么来的呢？仔细一想我们就会发现，这个2是之前算出来的2的阶乘，出现这种多乘的结果就是因为每执行一次ret，ret的值就会被改变，由于1的阶乘就是1，ret还是1，所以不会影响下一次求2的阶乘，但是由于2的阶乘是2，ret变成了2，就影响了求3的阶乘，所以问题就出在ret身上，我们需要确保每一次求一个数的阶乘，ret都是1，所以解决办法就是在每一次循环开始前，就将ret重置为1，改正代码为：

#include <stdio.h>
int main()
{int i = 1;int j = 1;int ret = 1;int sum = 0;for (i = 1; i <= 10; i++){ret = 1;for (j = 1; j <= i; j++){ret *= j;}sum += ret;}printf("%d\n", sum);return 0;
}

注意：经过这次调试举例，我们可以看出，有一些情况下我们下意识认为我们的逻辑是正确的，被蒙在鼓里，找不到问题，这时我们就要一步一步调试查找错误，调试对我们的帮助非常大

七、调试举例2

    这个举例对我们的编译环境有要求，需要在VS2022、X86、Debug 的环境下，编译器不做任何优化，然后试试看下⾯代码执⾏的结果是啥？

#include <stdio.h>
int main()
{int i = 0;int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };for (i = 0; i <= 12; i++){arr[i] = 0;printf("hehe %d\n",i);}return 0;
}

    一运行，我们发现代码居然死循环了，这是为什么呢？
我们来看看以上代码在内存中的存储：

我们可以看出三点：

1. 栈区内存的使⽤习惯是从⾼地址向低地址使⽤的，所以变量i的地址是较⼤的。arr数组的地址整体是⼩于i的地址
2. 数组在内存中的存放是：随着下标的增⻓，地址是由低到⾼变化的
3. 数组存在越界访问的情况，VS可能会报警告，但是还是会按代码执行，帮我们越界访问后面下标为10，11, 12的元素

    根据这三个特点，我们不难想到，当i=12的时候，将arr[12]就与i重合了，此时将arr[12]改成了0，也就是将i改成了0，这时循环判断又从0开始了，到下一个12又出现这种情况，周而复始，导致了代码死循环
    当然，这种代码只是特例，是要看环境的，在VS上切换到X64，栈区使⽤的顺序就是相反的，在Release版本的程序中，这个使⽤的顺序也是相反的，也就导致arr[12]和i不会重合，也就不会死循环，最多报一个越界访问的警告

注意：从这个例子看出来，有些代码会根据环境的不同而产生不同的结果，比如栈区的默认的使⽤习惯是先使⽤⾼地址，再使⽤低地址的空间，但是这个具体要看编译器的实现，但是我们牢记一点，只要我们规范写代码，基本上不会出问题，上面例子中也是数组越界访问导致死循环，只要规范写代码，不写出这种越界访问的错误，就会大大减小出错的概率