实用的调试技巧

绝活蛋炒饭

发布于 2024-12-16 15:32:26

2220

文章被收录于专栏：绝活编程学习绝活编程学习

1. 什么是bug？

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。

注：参考资料

2. 调试是什么？有多重要？

所有发生的事情都一定有迹可循，如果问心无愧，就不需要掩盖也就没有迹象了，如果问心有愧，就必然需要掩盖，那就一定会有迹象， 迹象越多就越容易顺藤而上，这就是推理的途径 。顺着这条途径顺流而下就是犯罪，逆流而上，就是真相。

一名优秀的程序员是一名出色的侦探。

每一次调试都是尝试破案的过程。

我们是如何写代码的？

又是如何排查出现的问题的呢？

拒绝-迷信式调试！！！！

2.1 调试是什么？

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。

2.2 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

2.3 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。 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。（不方便调试）

代码：

#include <stdio.h>
int main()
{
 char *p = "hello bit.";
 printf("%s\n", p);
 return 0;
}

上述代码在 Debug 环境的结果展示：

上述代码在 Release 环境的结果展示

Debug和Release反汇编展示对比：

所以我们说调试就是在 Debug 版本的环境中，找代码中 潜伏的问题 的一个过程。

那编译器进行了哪些优化呢？

请看如下代码：

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

如果是 debug 模式去编译，程序的结果是死循环。

如果是 release 模式去编译，程序没有死循环。

那他们之间有什么区别呢？

就是因为优化导致的。

变量在内存中开辟的顺序发生了变化，影响到了程序执行的结果

3. Windows环境调试介绍

注： linux 开发环境调试工具是 gdb。

3.1 调试环境的准备

在环境中选择 debug 选项，才能使代码正常调试。

3.2 学会快捷键

最常使用的几个快捷键：

启动调试，经常用来直接跳到下一个断点处。

创建断点和取消断点断点的重要作用，可以在程序的任意位置设置断点。（断电可以不唯一）（断电可以设置条件）这样就可以使得程序在想要的位置随意停止执行，继而一步步执行下去。

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。（遇到函数调用，直接执行完成）

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 （这是最常用的）。（更加细致，会进入函数调用过程）

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。

3.3 调试的时候查看程序当前信息

3.3.1 查看临时变量的值

在调试开始之后，用于观察变量的值。

3.3.2 查看内存信息

3.3.3 查看调用堆栈

3.3.4 查看汇编信息

在调试开始之后，有两种方式转到汇编：

（ 1 ）第一种方式：右击鼠标，选择【转到反汇编】：

（2）第二种方式：

可以切换到汇编代码。

3.3.5 查看寄存器信息

可以查看当前运行环境的寄存器

4.多多动手，尝试调试，才能有进步。

一定要熟练掌握调试技巧。初学者可能 80% 的时间在写代码， 20% 的时间在调试。但是一个程序员可能 20% 的时间在写程序，但是 80% 的时间在调试。我们所讲的都是一些简单的调试。以后可能会出现很复杂调试场景：多线程程序的调试等。多多使用快捷键，提升效率。

5. 一些调试的实例

5.1 实例一

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;
 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 。

why?

这里我们就得找我们问题。

1. 首先推测问题出现的原因。初步确定问题可能的原因最好。 2. 实际上手调试很有必要。 3. 调试的时候我们心里有数。

5.2 实例二

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

研究程序死循环的原因。

6. 如何写出好（易于调试）的代码。

6.1 优秀的代码：

1. 代码运行正常 2. bug 很少 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

常见的 coding 技巧：

1. 使用 assert 2. 尽量使用 const 3. 养成良好的编码风格 4. 添加必要的注释 5. 避免编码的陷阱。

6.2 示范：

模拟实现库函数： strcpy

/***
*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)
{
        char * cp = dst;
 assert(dst && src);
 
        while( *cp++ = *src++ )
               ;     /* Copy src over dst */
        return( dst );
}

注意：

1. 分析参数的设计（命名，类型），返回值类型的设计 2. 这里讲解野指针，空指针的危害。 3. assert 的使用，这里介绍 assert 的作用 4. 参数部分 const 的使用，这里讲解 const 修饰指针的作用 5. 注释的添加

6.3 const的作用

赋予常属性

#include <stdio.h>
//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;
}

结论：

const 修饰指针变量的时候：

1. const 如果放在 * 的左边，修饰的是指针指向的内容，保证指针指向的内容不能通过指针来改变。但是指针变量本身的内容可变。 2. const 如果放在 * 的右边，修饰的是指针变量本身，保证了指针变量的内容不能修改，但是指针指向的内容，可以通过指针改变。

练习：

模拟实现一个 strlen 函数

参考代码：

#include <stdio.h>
int my_strlen(const char *str)
{
    int count = 0;
    assert(str != NULL);
    while(*str)//判断字符串是否结束
   {
        count++;
        str++;
   }
    return count;
}
int main()
{
    const char* p = "abcdef";
    //测试
    int len = my_strlen(p);
    printf("len = %d\n", len);
    return 0;
}