了解bug以及如何解决bug------调试（使用技巧）

摘星

发布于 2023-04-28 10:02:34

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发布于 2023-04-28 10:02:34

文章被收录于专栏：C/C++学习

前言

人非圣贤孰能无过，我们在编写程序代码的时候，或多或少都会有一些计算机程序错误（bug）出现。

可能是编译型错误：一般是语法错误，看错误提示信息就能解决；

也可能是链接型错误：一般是标识符名不存在（未声明）或者标识名符名的拼写错误

但最让人头疼的还是运行时的错误：看不懂的英文版错误提示，甚至有时候都没有错误提示，这时候要找到出现问题的位置就很困难了，为了解决这类bug，我们本次文章将引入一个新的名词------调试。

如果你也和我一样，常常因为找不到程序中的bug而苦恼，每天迷信式修改bug，修改成功了不知道为什么成功，修改失败了，也不知道为什么失败，那么请仔细阅读这篇文章，相信你会收获颇多。

一、bug

1.谁会发现bug？

程序员自己
测试人员
用户

2.如何发现并解决bug？（步骤）

通过隔离、删除等方式对bug进行定位
确定bug产生的原因
提出纠正bug的办法
对程序错误予以改正，并且重新测试

二、调试

1.调试是什么？为什么要进行调试？

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。

我们为什么要进行调试呢？

每次程序运行，我们只能看到程序运行的最终结果，而不知道程序运行的过程中到底发生了什么。举个例子：当实际输出值和预期输出值不同，我们不能只通过表面上的几行代码来确定到底是哪一步运行错误了。而调试可以带我们走进程序运行的过程，帮我们确定到底是运行的哪一步出现错误，所以可以通过调试找出错误。

2.调试的环境

（作者本人在学习C语言的过程中使用的是Windows环境下的VS2013，所以本次讲解的调试技巧以及范例测试都是在VS2013上进行的，其他环境下的调试方法也都相类似，本文仅供参考）

要设置调试的环境，我们首先要了解和调试有关的概念------版本：

Debug:调试版本，包含调试信息（我们进行调试时就要将程序调整到这个版本下）
release:发布版本，相较于调试版本，他进行了更多的优化，使程序在内存大小和运行速度上优于调试版本，以便用户得到更好的对用体验。（release版本不能进行调试）

具体位置如图所示：

我创建的项目名叫Debugging，首先分别在程序中运行debug版本和release版本，再打开程序所在的文件夹，里面会产生debug和release两个文件夹。由下面两张图片可以对比看出release版本在内存上比debug版本小了很多。

①debug文件打开后的内容：

②release文件打开后的内容：

3.调试的快捷键

（只列举了几个常用的，如果有需要之后会专门整理一次）

//启动调试，运行到下一个断点处；

//（一般和

搭配使用）创建断点和取消断点；

断点： ①可以在程序的任意位置设置断点，从而使程序在想要的地方停止再一步一步运行下去； ②可以通过设置断点，跳过之前的正常代码直接运行到断点处； ③可以通过设置断点范围，将程序停止在某一次的循环或者递归。

//逐语句运行代码；

//逐句运行代码，与

的区别：使用

可以使执行逻辑进入所调用的函数内部（常用）

Ctrl+

//直接运行程序，不进行调试

如果直接使用

、

等快捷键不起作用，可以尝试用

+

(

指代

到

)

三、调试时所查看的内容

1.临时变量的值

调试开始后可以直观看到变量中的值

（如果要删除所观察的某个变量，可以用鼠标选中这个变量然后用Delete键，即可删除）

2.内存信息

3.调用堆栈

4.汇编信息

这个在之前的函数栈帧的创建与销毁的文章中有提到，可以通过汇编信息查看程序运行的底层逻辑（有两种方法：①右击鼠标②调试项）

5.寄存器信息

寄存器的相关概念也在函数栈帧的创建与销毁中提到，想了解的伙伴可以去看看。

四、调试示例

（一个经典的笔试题）

代码如下：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<stdio.h>
int main()
{
	int i = 0;
	int arr[10] = { 0 };
	for (i = 0; i <= 12; i++)
	{
		arr[i] = 0;
		printf("haha\n");
	}
	return 0;
}

上面的代码，很直观的一个错误是数组发生了越界访问，这个错误会影响我们正常打印"haha"吗，如果打印会打印几个"haha"呢？

或许大家会认为打印12个"haha"，但事实如此吗？

我们将这个代码运行一下:

可以看到，这个程序是死循环的打印"haha"而非只打印12个"haha"。

为什么会出现这种情况呢？

我们对这个程序进行调试观察变量中的内容以及地址信息

调试过程中发现，数组越界访问到的arr[12]和变量i的值是一起变化的，而当数组越界访问到arr[12]并将arr[12]赋值为0时，i的值也变为了0.

观察arr[12]和变量i的内存地址我们发现他们的地址是相同的，即这个程序中数组的越界访问，恰好访问到了变量i的内存空间，改变arr[12]就是改变变量i。

因此循环的条件i<=12是永远都会满足，程序变成了死循环。

下面我来简单说明一下出现这种情况的原因：

①数组arr和变量i都是放在栈区的；

②栈区的使用习惯是先用高地址再使用低地址（由高向低），因此先创建的变量i的地址会比数组arr的地址高；

③数组随着下标的增长，地址是从低地址向高地址变化的（由低向高）；

因此数组arr越界访问到arr[12]时，正好访问了变量i的空间。

（这是在vs空间上的特殊情况，其他编译器中数组和变量之间的空间不一定是2：例如在VC6.0中，变量i和数组arr之间是没有空间的，而在gcc中变量i和数组arr之间空出一个int的空间。）

五、如何写出优秀（易于调试）的代码？

1.优秀的代码

1.代码运行正常

2.Bug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

2.常见的coding技巧

1.使用assert

断言：编写代码时，我们总是会做出一些假设，断言就是用于在代码中捕捉这些假设，可以将断言看作是异常处理的一种高级形式。

2.使用const

1.用const修饰变量时，该变量的值就不能再被赋值，除非使用存有该变量地址的指针直接通过地址访问该变量。

2.用const修饰指针变量时：

（1）const放在*左边（eg:const int *p;），修饰的是该指针指向的内容，用来确保该指针指向的内容不会通过该指针修改；

（2）const放在*右边（eg:int * const p;），修饰的是指针变量本身，保证了指针变量的内容不会被修改，而该指针变量指向的内容可以通过该指针来修改。

3.有一个良好的代码风格

变量的命名、代码的编写格式、代码的整齐度……

增强代码的可读性，方便自己和其他人读懂代码。

4.添加必要的注释

对必要的内容进行注释，例如所创建的函数的功能、变量的含义、程序的头文件中的内容……

增强代码的可读性，方便自己和其他人读懂代码。

5.避免编码的陷阱

空指针、野指针的错误解引用……

3.示例

用C语言编写代码实现库函数strcpy(下图是运行结果，对自己实现的my_strcpy和库函数的strcpy进行了比较，两者结果是相同的）

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<stdio.h>
#include<assert.h>
#include<string.h>
//strcpy是一个库函数，strcpy把含有'\0'结束符的字符串复制到另一个地址空间，返回值的类型为char*。

//将源变量的内容拷贝放置进目标变量
//这个函数是将src的值拷贝到dst中，为了避免出现将dst的值拷贝到src这种错误，可以用const修饰src
//形参名具有一定意义，便于识别
char * my_strcpy(char * dst, const char * src) 
{
	char * cp = dst;
	assert(dst && src);//用assert判断函数传参传过来的是否是空指针，避免出现空指针的解引用

	while (*cp++ = *src++)
		;   
	return(dst);
}
int main()
{
	char arr1[] = "abcdef";
	char arr2[] = "ghi";
	my_strcpy(arr1, arr2);
	printf("%s\n",arr1);
	strcpy(arr1, arr2);
	printf("%s\n", arr1);
	return 0;
}