调试
文章目录
1.什么是bug？
1.1bug概念
程序错误（英语：Bug），是程序设计运行时因程序本身有错误而造成功能不正常、死机、数据丢失、非正常中断等现象。有些程序错误会造成计算机安全隐患，此时叫漏洞。
一些有趣的隐错有时也会成为一种乐趣。在电脑游戏中，假如一些隐错不令游戏出现大错误的话，经常会变成一种玩游戏时的秘技（秘技有时是游戏设计者故意加入，用于检查程序设计，绕过不需要的步骤直接检验需要的地方时所使用的代码）。
例如：穿越火线当年的卡墙（卡到墙里面去），王者荣耀的一些英雄bug（孙策的幽灵船）。
1.2bug的起源
我们发现bug这个英语单词有臭虫，虫子的意思，起始这就是程序bug的最初本意。
1947年9月9日，葛丽丝·霍普（Grace Hopper）发现了第一个电脑bug。有一次Mark II突然宕机，整队团队都搞不清电脑为何不能正常运作。经过大家深度挖掘，发现原来有飞蛾意外飞入一台电脑引起故障（如图所示）。团队很快排除错误，并在日志本记录这事。也因此，人们逐渐开始用“Bug”（原意“虫子”）来称呼计算机隐错。现在在华盛顿美国国家历史博物馆还可以看到这份遗稿。
2.什么是调试，调试的重要性
我们是如何敲的代码？
我们又是如何修改代码bug
拒绝-迷信式调试！！！！
2.1调式的概念
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
2.3Debug版本和Release版本
在咱们写代码时，程序有Debug和Release两个版本。
在当前项目路径下也可发现debug和Release两个文件夹。
提示：如果没有Release这个文件夹，可以将程序改成Release版本，按F7编译一下即可生成。
2.3.1Debug版本
Debug版本又称为调试版本，是程序员写代码和调试代码的版本，我们在上述图片中发现Debug文件夹要大，因为其中放着调试信息。
2.3.2Release版本
Release版本又称为发布版本，是测试人员测试程序的版本，也是用户使用的版本。往往会对程序进行一些优化，使其性能最大化达到良好的体验效果。Release版本下无调式信息，无法进行调试。
2.3.3区别
Debug和Release反汇编展示对比：
代码：
#include<stdio.h>
#include<assert.h>
int my_strlen(const char* str)//不会改变str的内容，加上const
{
assert(str != NULL);//不能为空
const char* begin = str;
while (*(str++) != '\0')
;
return str - begin - 1;
}
int main()
{
const char* str = "hello world";
int len = my_strlen(str);
printf("%d\n", len);
return 0;
}
Debug下的反汇编：
Release下反汇编：
2.3.4同一代码在Debug和Release下的差别
环境：visual stdio
#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;
}
Debug版本下会进入死循环，Release版本下会正常进行，咱们会在下面的示例二中进行细致分析。
3.Windows下visual stdio的调试技巧
⚠：在环境中选择 debug 选项，才能使代码正常调试。
3.1调试快捷键
-
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。
-
F5开始调试(结合F9断点使用，遇到断点停下来)
启动调试，经常用来直接跳到下一个断点处
-
F9打断点，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。
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。
-
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
长用的）。
更多VS环境下快捷键（<----点这里）
3.2调试的时候查看程序当前信息
⚠：在程序调试起来时，才能查看当前信息
3.2.1监视窗口
可以清晰地查看程序中变量的值
3.2.2调用堆栈窗口
代码：
#include<stdio.h>
void test2()
{
printf("hehe\n");
}
void test1()
{
test2();
}
void test()
{
test1();
}
int main()
{
test();
return 0;
}
可以清晰看出函数之间的调用关系。
3.2.3内存窗口
代码：
#include<stdio.h>
int main()
{
int i = 0;
int arr[10] = {
0 };
for (i = 0; i < 10; ++i)
{
arr[i] = i + 1;
printf("%d ", arr[i]);
}
return 0;
}
3.2.4反汇编窗口
计算机语言的发展历史。
-
机器语言，打孔编程。
-
汇编语言，指令代替01序列。
编译器任务：将指令转换成01序列
-
低级编程语言。
-
高级汇编语言。
编译器任务：将代码先转换成汇编指令，再转换成01序列
而反汇编就是代码转换成汇编指令的情况。
3.2.5寄存器窗口
了解过函数栈帧的同学都知道，在调用函数时会创建对应的函数栈帧，而函数栈帧是由很多的寄存器来维护的，寄存器窗口可以帮助我们看那些寄存器的值。
4.经典调试示例
4.1示例1
输入n，计算1+2+3+……+n!
例如：输入3，答案是1!+2!+3!=9，但是一下程序却是15，why
Debug一下：利用以上学习的调式方式 + 调试的窗口找出bug
#include<stdio.h>
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++)//计算1~n的阶层
{
int j = 0;
for (j = 1; j <= i; j++)//计算n!
{
ret *= j;
}
sum += ret;
}
printf("%d\n", sum);
return 0;
}
4.2示例2
以下程序造成了越界访问，循环进行了13次，应该会输出13个hehe，然后报错。
但是以下程序却造成了死循环。
Debug一下：利用以上学习的调式方式 + 调试的窗口找出bug
#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;
}
这与编译器的栈帧创建方式有关
在VS2013下，X86，Debug版本下：
-
首先栈区是向下生长的，先使用高地址，再使用低地址。
-
其次VS编译器通常在申请栈区空间时，相隔的不同申请空间之间相差2个int。于是在内存分布中，上述的arr与i如下图分布。
（备注：gcc相差1个int，VC6.0无空间间隔。）
我们发现arr[12]的位置也是i的位置，对arr[12]的修改也将i的值进行了修改，修改了循环变量，使得i<=12一直恒成立，造成了死循环。而Release版本下，没有陷入死循环，程序优化：将i放在了比arr低地址处，使得arr[12]不是i的位置。
4.3示例3
以下是一段错误代码，在VS环境下结果是12，在gcc环境下结果是10
请利用调试技巧分析：为什么VS环境下结果是12
以下代码出自书籍《C陷阱和缺陷》(<—点击这里，了解详情)
#include<stdio.h>
int main()
{
int i = 1;
int n = (++i) + (++i) + (++i);
printf("%d\n", n);
return 0;
}
将代码转到反汇编，查看更细致的过程：
int i = 1;
005113DE mov dword ptr [i],1 //将i的值赋为1
int n = (++i) + (++i) + (++i);
005113E5 mov eax,dword ptr [i] //将i的值放进eax中
005113E8 add eax,1 //eax加1，此时eax为2
005113EB mov dword ptr [i],eax//将eax的值赋值给i，此时i为2
005113EE mov ecx,dword ptr [i] //将i的值放进ecx
005113F1 add ecx,1 //ecx加1,此时ecx的值为3
int n = (++i) + (++i) + (++i);
005113F4 mov dword ptr [i],ecx //将ecx的值赋值给i，此时i为3
005113F7 mov edx,dword ptr [i] //将i的值赋值给edx
005113FA add edx,1 //edx加1，此时edx的值为4
005113FD mov dword ptr [i],edx //将edx的值赋值给i，此时i的值为4
00511400 mov eax,dword ptr [i] //将i的值赋值给eax,此时eax为4
00511403 add eax,dword ptr [i] //eax加i,此时eax为8
00511406 add eax,dword ptr [i] //eax加i，此时eax为12
00511409 mov dword ptr [n],eax //将eax的值赋值给n，n的值为12
我们发现，VS对上述代码是先进行3次++i的操作，再将他们加起来，从而得到12。
我们也可以猜测出gcc下10的结果的原因：是先进行两次++i的操作，此时i为3，将他们加起来得到6。再进行++i的操作，此时i为4，进相加，得到10。
5.const修饰变量
const修饰指针变量的时候：
- 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。
- 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。
- 可以加上两个const同时修饰
*左和*右
6.如何写出利于调式(debug)的代码
6.1优秀的代码
代码运行正常
bug很少
效率高
可读性高
可维护性高
注释清晰
文档齐全
6.2coding技巧
使用assert
尽量使用const
养成良好的编码风格
添加必要的注释
避免编码的陷阱。
6.3优秀代码示例
6.3.1strcpy的模拟实现
#include<stdio.h>
#include<assert.h>
char* my_strcpy(char* des, const char* src)//src的内容不会被修改，加上const修饰更为合理
{
assert(des != NULL);//如果des和src是空指针，会及时报错，更快定位
assert(src != NULL);
char* begin = des;
while (*(des++) = *(src++))//量上的优化
;
return begin;//des的起始地址，便于链式访问，提高函数的灵活性
}
int main()
{
char arr1[] = "hello world";
char arr2[20] = {
0 };
printf("%s\n",my_strcpy(arr2, arr1));
return 0;
}
6.3.2strlen的模拟实现
#include<stdio.h>
#include<assert.h>
int my_strlen(const char* str)//const修饰str
{
assert(str != NULL);//空指针断言
const char* begin = str;
while (*(str++))
;
return str - begin - 1;
}
int main()
{
char arr1[] = "hello world";
char arr2[20] = {
0 };
printf("%s\n",my_strcpy(arr2, arr1));
printf("%d\n", my_strlen(arr2));
return 0;
}
扩展：库里面的strlen的返回值设计成了size_t即unsigned int无符号整型,整形家族中有介绍。设计成size_t的缺陷在于，如果size_t与-1进行比较，-1会进行整型提升，变成 size_t 类型，而size_t下的-1是非常大的。这样与现实不符。
7.编程常见错误
7.1编译错误
直接看错误提示信息（双击），解决问题。或者凭借经验就可以搞定。相对来说简单。
通常是一些语法错误
7.2链接时错误
看错误提示信息，主要在代码中找到错误信息中的标识符，然后定位问题所在。一般是标识符名不
存在或者拼写错误。
7.3运行时错误
借助调试，逐步定位问题。最难搞。
通常是一些编程逻辑错误。
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。
本篇文章就讲到这里，咱们下期见！！！
转载：https://blog.csdn.net/AAxiao_bei/article/details/128253152