8.调试

8.1 什么是bug？

程序错误，即英文的Bug，也称为缺陷、臭虫，是指在软件运行中因为程序本身有错误而造成的功能不正常、死机、数据丢失、非正常中断等现象。

史上的第一只 "Bug" ，真的是因为一只飞蛾意外走入一电脑而引致故障，因此Bug从原意为臭虫引申为程序错误。

程序错误参考资料 (baidu.com)

8.2 调试是什么？有多重要？

8.2.1 调试概念

调试（英语：Debugging/Debug）：又称排错，将编制的程序投入实际运行前，用手工或编译程序等方法进行测试，修正语法错误和逻辑错误的过程。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。

8.2.2 基本步骤

• 发现错误程序的存在
• 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

8.3 debug和release的介绍

8.3.1 Debug

调试版本，它包含调试信息，并且不做任何优化，便于程序员调试程序。并且程序中只有包含了额外的辅助信息才可以进行调试。

8.3.2 Release

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，以便用户很好的使用。

8.3.3 总结

Release版本相较于Debug版本的可执行文件，空间更小，运行更快。

8.4 windows环境调试介绍

Linux系统中使用gdb(GNU symbolic debugger)

8.4.1 快捷键

快捷键	操作
Ctrl + Alt + P	附加到进程
F10	调试单步执行
F5	开始调试
Shift + F5	停止调试
Ctrl + Alt + Q	添加快捷匹配
F9	设置或删除断点

VisualStudio2019快捷键汇总_Dahlin哥's 博客-CSDN博客_vs快捷键

8.4.2 窗口

重点：某些窗口只有当调试起来（快捷键 F10和 F11）之后才会显示。

8.4.3 断点

设置断点，如果开始执行（不调试），程序直接执行结束，并不会在断点处暂停。所以使用断点必须调试执行才能生效。断点之前的程序正常执行，到断点处暂停。使用断点窗口，可以方便的查看多个源文件中的断点位置。

添加条件

• 在循环中设置断点的条件，可以循环到一定的次数之后进行暂停。

其他

• 使用F5移动到下一个断点。

8.4.4 监视

监视各个变量值的变化。可以自己添加需要监视的标识符和不需要监视的标识符。

此外还有自动监视和局部变量窗口。自动监视窗口可以自动检测需要监视的变量。局部变量窗口显示局部变量的变化。

8.4.5 调用堆栈

函数的调用逻辑。

8.4.6 其他

内存窗口，可以设置每行显示的列数。

8.5 调试实例

8.5.1 阶乘之和

找出代码中的bug

int main()
{
  int n = 3;
  int sum = 0;
  int mul = 1;
  for (int i = 1; i <= n; i++)
  {
    for (int j = 1; j <= i; j++)
    {
      mul *= j;
    }
    sum += mul;
  }
  printf("%d\n", sum);
  return 0;
}

// bug原因，mul变量在每次循环之后并没有重置为1

8.5.2 数组越界死循环

寻找原因

int main()
{
  int i = 0;
  int arr[10] = { 0 };
  for ( i = 0; i <= 12; i++)
  {
    arr[i] = 0;
    printf("Hello\n");
  }
  return 0;
}
// vs2013~2019出现死循环
// vs2022中正常循环12次，并没有出现数组访问越界错误
// 下图为vs2022运行结果图

8.6 如何写出好（易于调试）的代码

8.6.1 优秀的代码

• 代码正常运行
• bug很少
• 效率高
• 可读性高
• 可维护性高
• 注释清晰
• 文档齐全

8.6.2 常见的coding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

8.6.3 实例

模拟实现库函数strcpy

介绍

• 声明

char *strcpy(char *dest, const char *src)

• 参数

  • dest: 用于存储复制内容的目标数组
  • src: 要复制的字符串

• 返回值：返回指向目标字符串的指针
  代码

• 库函数

  #include <string.h>
  int main() {
    char arr1[20] = { 0 };
    char arr2[] = "Hello World!";
    strcpy(arr1, arr2);
    printf(arr1);
    return 0;
  }
  // 需要在源文件最开始加入#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
  

  
  

• 自实现

  void my_strcpy(char* dest, char* sour)
  {
    while (*sour != '\0')
    {
      *dest = *sour;
      dest++;
      sour++;
    }
    *dest = *sour;
  }
  
  int main() {
    char arr1[20] = { '\0'};
    char arr2[] = "Hello";
    my_strcpy(arr1, arr2);
    printf(arr1);
    return 0;
  }
  

• 优化1

  void my_strcpy(char* dest, char* sour)
  {
    while (*sour != '\0')
    {
      *dest++ = *sour++;
    }
    *dest = *sour;
  }
  

• 优化2

  void my_strcpy(char* dest, char* sour)
  {
    while (*sour)
    {
      *dest++ = *sour++;
    }
    *dest = *sour;
  }
  

• 优化3

  void my_strcpy(char* dest, char* sour)
  {
    while (*dest++ = *sour++); 
    // 先将*sour赋值给*dest
    // 获得整个表达式的结果
    // 并判断整个表达式的结果是否为假
    // 如果为真 再对dest和sour进行自增
  }
  

• 优化4

  void my_strcpy(char* dest, char* sour)
  {
    assert(src != NULL); // 断言
    assert(dest != NULL); // 断言
    while (*dest++ = *sour++); 
  }
  // assert的使用需要引用头文件<assert.h>
  // assert中的表达式类似于if中的表达式
  

• 优化5

  void my_strcpy(char* dest, const char* sour)
  {
    assert(src != NULL);
    assert(dest != NULL);
    while (*dest++ = *sour++); 
  }
  // const char* sour
  // sour指向的对象的内容不能被修改
  // 防止将dest中的内容复制到sour中
  // 即使发生了问题，发生的也只是语法错误，也容易找出并解决问题
  // 另外const char* sour中的const只需要在*前面，并不一定要在char前面
  // 即：char const * sour 但一般char*是一种类型，不拆开
  

  • 常量指针和指针常量

    int main()
    {
      int m = 100;
      int n = 10;
    
      //const int* p = &n; // 指针变量指向的对象不能改变
      //*p = 100; // ×
      //p = &m; // √
    
      //int* const p = &n; // 指针变量的值不能改变
      //p = &m; // ×
      //*p = m; // √
    
      //const int* const p = &n; // 指针变量和指针变量的值都不能改变
      //p = &m; // ×
      //*p = m; // ×
    
      //const int* p; // 称为常量指针
      //int* const p; // 称为指针常量
      return 0;
    }
    

• 优化6

  char* my_strcpy(char* dest, const char* sour)
  {
    assert(src != NULL);
    assert(dest != NULL);
    char* ret = dest;
    while (*dest++ = *sour++);
    return ret; // 返回目标空间的其实地址（为了更好的看到目标地址发生的变化）
  }
  // 链式访问功能
  

模拟实现库函数strlen

• 自实现

  size_t my_strlen(const char *s)
  {
    assert(s);
    size_t len = 0;
    while (*s++)len++;
    return len;
  }
  // size_t 相当于 unsigned int
  
  int main()
  {
    char s[] = "hello";
    int len = my_strlen(s);
    printf("%d\n", len);
    return 0;
  }
  

• 参考代码

  size_t __cdecl strlen (
          const char * str
          )
  {
          const char *eos = str;
  
          while( *eos++ ) ;
  
          return( eos - str - 1 );
  }
  
  // 参考代码并不代表真实实现
  // __cdecl表示函数调用约定，不影响函数使用
  

8.7 编程常见的错误

错误类型

• 编译型错误

  直接看错误提示信息（双击定位出错位置），解决问题。或者凭借经验就可以搞定。相对来说简单。

• 链接型错误

  看错误提示信息，主要在代码中找到错误信息的标识符，然后定位问题所在。一般是标识符名不存在或者拼写错误。

• 运行时错误

  借助调试信息，逐步定位问题。难度最大。

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