8-实用调试技巧

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。?

?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。

?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。

?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：

?F5 启动调试，经常用来直接跳到下一个断点处

?F9 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

?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）。

?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 查看内存信息在调试开始之后，用于观察内存信息

3.3.3 查看调用堆栈

通过调用堆栈，可以清晰的反应函数的调用关系以及当前调用所处的位置。

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的使用信息。

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;
}
int main()
{
	int n = 0;
	scanf("%d", &n);//3
	//计算n的阶乘
	int i = 0;
	int ret = 1;
	int j = 0;
	int sum = 0;
	//1+2+6 = 9
	for (j=1; j<=n; j++)
	{
		ret = 1;
		for (i = 1; i <= j; i++)
		{
			ret *= i;
		}
		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。

断点——条件断点?

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。

??

?

?

?

?

?适当的越界，arr[12]覆盖了i,因此i永远都不会超过12！则for语句里的判断语句i<=12永远为真!形成死循环！

?以下是底层原理！但具有随机性！因为不同编译环境，覆盖的空隔不同！此例编译环境为visual stdio 2019,变量之间相隔空间为2个元素！

见下图+讲解：

?

?此处,i<=12时，越界访问到i,程序一直在执行，导致死循环，一直在实行逻辑，没有机会报错！

而i<=11时，越界未访问到i,则越界访问时，程序停下的那一刻，有机会报错，提示已越界！

?正确的方式就是写出合乎逻辑的代码！

?

?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
#include<string.h>
int main()
{
	//strcpy - string copy - 字符串拷贝
	char arr1[20] = { 0 };
	char arr2[] = "hello";
	strcpy(arr1, arr2);
	printf("%s\n", arr1);
	return 0;
}
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ——By 作者：新晓·故知

?6.3 const的作用
#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。

?注: 介绍《高质量C/C++编程》一书中最后章节试卷中有关 strcpy 模拟实现的题目。

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;
}
#include<string.h>
void my_strcpy(char* dest, char* src)
{

	while (*src != '\0')
	{
		*dest = *src;
		dest++;
		src++;
	}
	*dest = *src;//处理\0
    // *dest ='\0'  这种写法有歧义，不知是来自*src中还是来自其他
}

int main()
{
	//strcpy - string copy - 字符串拷贝
	char arr1[20] = { 0 };
	char arr2[] = "hello";
	my_strcpy(arr1, arr2);

	printf("%s\n", arr1);
	
	return 0;
}
??

优化1：
优化1 解决空指针问题
#include<string.h>
#include<assert.h>
void my_strcpy(char* dest, char* src)
{

	assert(dest != NULL);//断言
	assert(src != NULL);//断言
	while (*src != '\0')
	{
		*dest = *src;
		dest++;
		src++;
	}
	*dest = *src;//处理\0
}

int main()
{
	//strcpy - string copy - 字符串拷贝
	char arr1[20] = { 0 };
	char arr2[] = "hello";
	my_strcpy(NULL, arr2);

	printf("%s\n", arr1);
	return 0;
}
?

?使用assert加分项！assert判断空指针进行报错！

?

优化2：
优化2
void my_strcpy(char* dest, char* src)
{
	assert(dest && src);

	while (*dest++ = *src++)  // '/0'的ASCII码为0，且strcpy的使用必须有 '\0',
	{
		;
		/*dest++;
		src++;*/
	}
	//*dest = *src;//处理\0
}

int main()
{
	//strcpy - string copy - 字符串拷贝
	char arr1[20] = { 0 };
	char arr2[] = "hello";
	my_strcpy(arr1, arr2);

	printf("%s\n", arr1);
	return 0;
}
?优化3：
#include<string.h>
#include<assert.h>
char* my_strcpy(char* dest, char* src)
{
	assert(dest && src);
	char* ret = dest;
	while (*dest++ = *src++)
	{
		;
	}
	return ret;
}


int main()
{
	//strcpy - string copy - 字符串拷贝
	char arr1[20] = { 0 };
	char arr2[] = "hello";
	//my_strcpy(arr1, arr2);
	//printf("%s\n", arr1);
	printf("%s\n", my_strcpy(arr1, arr2));

	return 0;
}
优化3
#include<string.h>
#include<assert.h>
char* my_strcpy(char* dest, char* src)
{
	assert(dest && src);
	char* ret = dest;
	while (*src++ = *dest++ )
	{
		;
	}
	return ret;
}


int main()
{
	//strcpy - string copy - 字符串拷贝
	char arr1[20] = { 0 };
	char arr2[] = "hello";
	//my_strcpy(arr1, arr2);
	//printf("%s\n", arr1);
	printf("%s\n", my_strcpy(arr1, arr2));

	return 0;
}
#include<string.h>
#include<assert.h>
char* my_strcpy(char* dest,  char* src)
{
	assert(dest && src);
	char* ret = dest;
	while ( *src++ = * dest++)
	{
		;
	}
	return ret;
}


int main()
{
	//strcpy - string copy - 字符串拷贝
	char arr1[20] = { 0 };
	char arr2[] = "hello";
	//my_strcpy(arr1, arr2);
	//printf("%s\n", arr1);
	printf("%s\n", my_strcpy(arr1, arr2));

	return 0;
}
?

?

满分优化：
#include <stdio.h>
#include<string.h>
#include <assert.h>
char* my_strcpy(char* dest, const char* src)
{
	assert(dest && src);
	char* ret = dest;
	while (*dest++ = *src++)
	{
		;
	}
	return ret;
}


int main()
{
	//strcpy - string copy - 字符串拷贝
	char arr1[20] = { 0 };
	char arr2[] = "hello";
	//my_strcpy(arr1, arr2);
	//printf("%s\n", arr1);
	printf("%s\n", my_strcpy(arr1, arr2));

	return 0;
}
?此处也运用了链式访问，更灵活！将my_strcpy的返回值作为printf的参数！

const 修饰变量
const 修饰指针

?

?

?

?

?

?const总结：

?

?

?模式实现strlen：
模式实现strlen
#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include <assert.h>

int my_strlen(const char* str)
{
	assert(str!=NULL);
	const char* end = str;
	while (*end != '\0')
	{
		end++;
	}
	return end - str;
}

int main()
{
	char arr[] = "abcdef";
	//a b c d e f \0 [] []

	int len = my_strlen(arr);
	printf("%d\n", len);

	return 0;
}
?
int my_strlen(const char* str)
{
	assert(str != NULL);
	const char* end = str;
	while (*end++ != '\0')
	{
		;
	}
	return end - str-1;
}

int main()
{
	char arr[] = "abcdef";
	//a b c d e f \0 [] []

	int len = my_strlen(arr);
	printf("%d\n", len);

	return 0;
}
?7. 编程常见的错误

?7.1 编译型错误

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。

7.2 链接型错误

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！

?

??温馨提示：做一个有心人，积累排错经验。讲解重点：介绍每种错误怎么产生，出现之后如何解决。