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1.调试的概念以及调试器的选择
在编写代码的过程中,相信大家肯定遇到过这样的情况:代码能够编译通过,没有语法错误,但是运行结果却不对,反复检查了很多遍,依然不知道哪里出了问题。这个时候,就需要调试程序了。
所谓调试(Debug),就是让代码一步一步慢慢执行,跟踪程序的运行过程。比如,可以让程序停在某个地方,查看当前所有变量的值,或者内存中的数据;也可以让程序一次只执行一条或者几条语句,看看程序到底执行了哪些代码。
在调试的过程中,我们可以监控程序的每一个细节,包括变量的值、函数的调用过程、内存中数据、线程的调度等,从而发现隐藏的错误或者低效的代码。
编译器可以发现程序的语法错误,调试可以发现程序的逻辑错误。所谓逻辑错误,是指代码思路或者设计上的缺陷。
对于初学者来说,学习调试也可以增加编程的功力,它能让我们更加了解自己自己的程序,比如变量是什么时候赋值的、内存是什么时候分配的,从而弥补学习的纰漏。
调试是每个程序员必须掌握的技能,没有选择的余地!
2.设置断点,开始调试
默认情况下,程序不会进入调试模式,代码会瞬间从开头执行到末尾。要想观察程序的内部细节,就得让程序在某个地方停下来,我们可以在这个地方设置断点。
所谓断点(BreakPoint),可以理解为障碍物,人遇到障碍物不能行走,程序遇到断点就暂停执行。
F9
键插入断点。也可以在要暂停的位置单击鼠标右键,在弹出菜单中插入断点,如下图所示:
F5
键,即可进入调试模式,如下图所示:
调用堆栈
可以看到当前函数的调用关系。断点
窗口可以看到当前设置的所有断点。即时窗口
可以让我们临时运行一段代码,后续我们会重点讲解。输出
窗口和我们之前看到的没有,用来显示程序的运行过程,给出错误信息和警告信息。自动窗口
会显示当前代码行和上一代码行中所使用到的变量。局部变量
窗口会显示当前函数中的所有局部变量。线程
和模块
窗口暂时无需理会。注意:必须在调试状态下才能看到图中的菜单。如果你希望关闭某个窗口,可以在窗口标题处单击鼠标右键,在弹出菜单中隐藏,如下图所示:
F5
键即可跳过断点,让程序恢复正常状态,继续执行后面的代码,直到程序结束或者遇到下一个断点。F9
键,或者在右键菜单中删除,如下图所示
system("pause");
,如果大家觉得麻烦,也可以在代码最后插入断点,强制程序暂停。
3.查看和修改变量的值
设置了断点,就可以观察程序的运行情况了,其中很重要的一点就是查看相关变量的值,这足以发现大部分逻辑错误。
将下面的代码复制到源文件中:
- #include <stdio.h>
- int main(){
- int value_int, array_int[3];
- float value_float;
- char* value_char_pointer;
- //在这里插入断点
- value_int = 1048576;
- value_float = 2.0;
- value_char_pointer = "Hello World";
- array_int[0] = 379; array_int[1] = 94;
- //在这里插入断点
- return 0;
- }
局部变量
窗口可以看到各个变量的值:
F5
键,程序会运行到下一个断点位置,在局部变量
窗口可以看到各个值的变化:
监视
窗口就可以看到当前变量:
4.单步调试(逐语句调试和逐过程调试)
在实际开发中,常常会出现这样的情况,我们可以大致把出现问题的代码锁定在一定范围内,但无法确定到底是哪条语句出现了问题,该怎么办呢?按照前面的思路,必须要在所有代码行前面设置断点,让代码一个断点一个断点地执行。
这种方案确实可行,但很麻烦,也不专业,这节我们就来介绍一种更加便捷的调试技巧——单步调试。所谓单步调试,就是让代码一步一步地执行。
下面的代码用来求一个等差数列的和,我们以该代码来演示单步调试:
- #include <stdio.h>
- int main(){
- int start, space, length, i, thisNum;
- long total = 0;
- printf("请输入等差数列的首项值:");
- scanf("%d", &start);
- printf("请输入等差数列的公差:");
- scanf("%d", &space);
- printf("请输入等差数列的项数:");
- scanf("%d", &length);
- for(i=0; i<length; i++){
- thisNum = start + space * i;
- if( length-i > 1 ){
- printf("%d + ", thisNum);
- }else{
- printf("%d", thisNum);
- }
- total += thisNum;
- }
- printf(" = %ld\n", total);
- return 0;
- }
F10
键,程序就会运行到下一行并暂停:
F11
键,就会执行第7行代码,要求用户输入数据。用户输入结束后,黄色箭头就会指向第8行,并暂停程序。如此重复执行上面的操作,就可以让程序一条语句一条语句地执行,以观察程序的内部细节,这就称为单步调试。
F10
键,程序就会执行
printf(),并暂停在下一行代码处。F11
键,这样程序就会进入
printf() 所在的源文件,如下图所示:
Shift+F11
键,就会返回刚才的代码。逐过程(F10)
和逐语句(F11)
都可以用来进行单步调试,但是它们有所区别:
逐过程(F10)
在遇到函数时,会把函数从整体上看做一条语句,不会进入函数内部;逐语句(F11)
在遇到函数时,认为函数由多条语句构成,会进入函数内部。逐语句(F10)
不仅可以进入库函数的内部,还可以进入自定义函数内部。在实际的调试过程中,两者结合可以发挥更大的威力。
- #include <stdio.h>
- int main(){
- printf("111\n");
- printf("222\n");
- printf("333\n");
- printf("444\n");
- printf("555\n");
- printf("666\n");
- return 0;
- }
5.即时窗口的使用
“即时窗口”是VS提供的一项非常强大的功能,在调试模式下,我们可以在即时窗口中输入C语言代码并立即运行,如下图所示:
- int plus(int x, int y){
- return x + y;
- }
- int main(){
- return 0;
- }
plus(5,
6)
,如下图所示:
- #include <stdio.h>
- int main()
- {
- int testNumber = 5678;
- printf("testNumber 的内存地址为 0x00%x \n", &testNumber);
- //输出内存地址
- //TODO:在这里插入断点
- return 0;
- }
- #include <stdio.h>
- int main()
- {
- double pi = 3.141592653589;
- printf("pi 的内存地址为 %x \n", &pi);
- //输出内存地址
- //TODO:在这里插入断点
- return 0;
- }
类型名 | 变量类型 | 内存查看窗口中应选择的数据格式 |
---|---|---|
short | 16 位整形 | 2 字节整数 |
int | 32 位整形 | 4 字节整数 |
long | 32 位整形 | 4 字节整数 |
long long | 64 位整形 | 8 字节整数 |
float | 32 位(4字节)单精度浮点数 | 32 位浮点 |
double | 64 位(8字节)双精度浮点数 | 64 位浮点 |
7.有条件断点的设置
在此之前,我们已经了解了无条件断点、跟踪点这两种断点,事实上在
Visual Studio 中还有几种常用的断点,在本节我们将一一为大家介绍。
大家有没有碰到这样的情况,在一个循环体中设置断点,假设有一千次循环,我们想在第五百次循环中设置断点,这该怎么办?反正设置断点不断按 F5 继续运行四百九十九次是不可能的。那该怎么办呢?其实我们的断点是可以设置各种各样的条件的,对于上述情况,我们可以对断点的命中次数做一个限制。
我们首先在 Visual Studio 中创建一个工程,并且输入如下代码:
- #include <stdio.h>
- int main(){
- for ( int i=1 ; i <= 1000 ; i++ ) {
- //TODO:插入计次断点
- printf("我真行!\n");
- }
- }
- #include <stdio.h>
- #include <stdlib.h>
- #include <time.h> //time函数所在头文件
- int main()
- {
- int a, b;
- int randNumber;
- srand((unsigned)time(NULL));
- //设置随机数种子,以产生不同随机数
- for (int i = 0; i<50; i++)
- {
- a = rand() % 7; //产生0-6的随机数
- b = rand() % 7; //产生0-6的随机数
- //TODO:在这里插入条件断点: a == b
- }
- return 0;
- }
8.assert断言函数
在我们的实际开发过程之中,常常会出现一些隐藏得很深的BUG,或者是一些概率性发生的BUG,通常这些BUG在我们调试的过程中不会出现很明显的问题,但是如果我们将其发布,在用户的各种运行环境下,这些程序可能就会露出马脚了。那么,如何让我们的程序更明显的暴露出问题呢?这种情况下,我们一般都会使用
assert 断言函数,这是C语言标准库提供的一个函数,也就是说,它的使用与操作系统平台,调试器种类无关。我们只要学会了它的使用,便可一次使用,处处开花。
接下来我们来了解一下 assert 函数的用法,这个函数在 assert.h 头文件中被定义,在微软的 cl 编译器中它的原型是这样的:
#define assert(_Expression) (void)( (!!(_Expression)) || (_wassert(_CRT_WIDE(#_Expression), _CRT_WIDE(__FILE__), __LINE__), 0) )
我们看到 assert 在 cl 编译器中被包装成了一个宏,实际调用的函数是 _wassert ,不过在一些编译器中,assert 就是一个函数。为了避免这些编译器差异带来的麻烦,我们就统一将 assert 当成一个函数使用。
- #include <stdio.h>
- #include <assert.h>
- int main()
- {
- printf("assert 函数测试:");
- assert(true); //表达式为真
- assert(1 >= 2); //表达式为假
- return 0;
- }
- #ifdef NDEBUG
- #define assert(_Expression) ((void)0)
- #else /* NDEBUG */
- #include <stdio.h>
- #include <assert.h>
- #include <stdlib.h>
- int main(void)
- {
- FILE *fpoint;
- fpoint = fopen("存在的文件.txt", "w");
- //以可读写的方式打开一个文件
- //如果文件不存在就自动创建一个同名文件
- assert(fpoint);
- //(第一次断言)所以这里断言成功
- fclose(fpoint);
- fpoint = fopen("不存在的文件.txt", "r");
- //以只读的方式打开一个文件,如果不存在就打开文件失败
- assert(fpoint);
- //(第二次断言)所以断言失败
- printf("文件打开成功");
- //程序永远都执行不到这里来
- fclose(fpoint);
- return 0;
- }
//... assert( c1 /*条件1*/ && c2 /*条件2*/ ); //...我们思考一下:如果我们的程序在这里断言失败了,我们如何知道是 c1 断言失败还是 c2 断言失败呢,答案是:没有办法。在这里我们应该遵循使用 assert 函数的第一个原则:每次断言只能检验一个条件,所以上面的代码应该改成这样:
//... assert(c1 /*条件1*/); assert(c2 /*条件2*/); //...这样,一旦出现问题,我们就可以通过行号知道是哪个条件断言失败了。
- #include <stdio.h>
- #include <assert.h>
- int main(void)
- {
- int i = 0;
- for ( ; ; )
- {
- assert(i++ <= 100);
- printf("我是第%d行\n",i);
- }
- return 0;
- }
assert(i++ <= 100);
我们的条件表达式为 i++ <= 100,这个表达式会更改我们的运行环境(变量i的值),在发布版程序中,所有的 assert 语句都会失效,那么这条语句也就被忽略了,但是我们可以把它改为 i++ ; assert(i <= 100); ,这样程序就能正常运行了。所以请记住:不要使用会改变环境的语句作为断言函数的参数,这可能导致实际运行中出现问题。
9.调试信息输出
上一节,我们讲解了
assert 断言函数的使用,本节我们来学习在调试器的调试窗口上输出我们自己的调试信息,在这里,我们将用到一个 Windows 操作系统提供的函数 —— OutputDebugString,这个函数非常常用,他可以向调试输出窗口输出信息(无需设置断点,执行就会输出调试信息),并且一般只在绑定了调试器的情况下才会生效,否则会被 Windows 直接忽略。接下来我们了解一下这个函数的使用方法。
首先,这个函数在 windows.h 中被定义,所以我们需要包含 windows.h 这个头文件才能使用 OutputDebugString 函数。这个函数的使用方式非常的简单,它只有简单的一个参数——我们要输出的调试信息。但是有一点值得注意:准确来说
OutputDebugString 并不是一个函数,他是一个宏。在高版本的 Visual Studio 中,因为编译的时候 Visual Studio 默认定义了 UNICODE 宏,所以我们查找 OutputDebugString 的定义会看到如下代码:
- #ifdef UNICODE
- #define OutputDebugString OutputDebugStringW
- #else
- #define OutputDebugString OutputDebugStringA
- #endif // !UNICODE
- #include <windows.h> //使用 OutputDebugString 包含此文件
- #include <tchar.h> //使用 TEXT 宏需要包含此文件
- int main(){
- OutputDebugString(TEXT("你好,C语言中文网。"));
- OutputDebugString(_T("大家好才是真的好。"));
- //也可以:OutputDebugStringA("大家好才是真的好。");
- //也可以:OutputDebugStringW(L"大家好才是真的好。");
- //使用自动字符宏 TEXT 或者 _T 可以自动判断是否使用宽字符
- system("pause"); //使程序暂停一下
- return 0;
- }
- #include <stdio.h>
- #include <windows.h>
- int main(){
- //注意!这段代码我们指定使用ANSI字符!
- char szBuffer[200];
- int number = 100;
- sprintf_s(szBuffer, "变量 number 的值是 %d \r\n", number); //写入缓冲区,注意不要溢出
- OutputDebugStringA(szBuffer);
- sprintf_s(szBuffer, "变量 number 的地址是 %x \r\n", &number);
- OutputDebugStringA(szBuffer);
- //我门指定使用 ANSI 版本的 OutputDebugString 函数
- return 0;
- }
- #include <stdio.h>
- #include <windows.h>
- #ifndef _DEBUG_INFO_HEADER_
- //防止头文件被重复载入出错
- #define _DEBUG_INFO_HEADER_
- #if (defined UNICODE)||(defined _UNICODE)
- #define DebugInfo DebugInfoW
- #else
- #define DebugInfo DebugInfoA
- #endif
- // 函数: DebugInfoA(char*, int, ...)
- //
- // 目的: 以窄字符的形式输出调试信息
- //
- // char* str - 格式化 ANSI 字符串
- // ... - 任意不定长参数
- //
- void DebugInfoA(char* str, ...){
- char szBuffer[500]; //注意不要让缓冲区溢出!
- va_list Argv;
- va_start(Argv, str);
- _vsnprintf_s(szBuffer, 500, str, Argv);
- va_end(Argv);
- OutputDebugStringA(szBuffer);
- }
- // 函数: DebugInfoW(char*, int, ...)
- //
- // 目的: 以宽字符的形式输出调试信息
- //
- // char* str - 格式化 UNICODE 字符串
- // ... - 任意不定长参数
- //
- void DebugInfoW(wchar_t* str, ...){
- wchar_t szBuffer[1000];
- va_list Argv;
- va_start(Argv, str);
- _vsnwprintf_s(szBuffer, 500, str, Argv);
- va_end(Argv);
- OutputDebugStringW(szBuffer);
- }
- #endif
- #include <stdio.h>
- #include <tchar.h>
- #include <windows.h>
- #include "debuginfo.h"
- int main(){
- int num;
- //这里我们使用微软提供的 xxxx_s 安全函数
- printf_s("请输入数值:\n");
- scanf_s("%d", &num);
- DebugInfo(TEXT("用户输入的数是 %d\n"), num);
- return 0;
- }
10.VS调试的总结以及技巧
我们已经对
Visual Studio 的调试有了一些了解,在这一节,我们将向大家展示我们在调试过程中可以使用的一些实用技巧。使大家的调试操作更加轻松愉快。
首先我们再了解一下Visual Studio 中,Release构建模式和Debug 构建模式的区别。我们在可以切换构建模式。Release构建模式下构建的程序为发行版,而Debug构建模式下构建的程序为调试版。在
Visual Studio 中调试模式还会定义两个宏 _DEBUG 和 DEBUG,后文我们将介绍它们的一些妙用。在 Visual Studio 中,如果我们要更改编译参数的话,可以点击菜单 -> 项目(P) -> <项目名>属性(P),我们在弹出的页面左侧选择配置属性即可对编译参数进行修改。
接下来,我们来了解一下调试标记。不知道大家有没有遇到这样的情况,我们需要在调试的时候额外运行一段代码,但是实际发布的时候却不需要这段代码呢。那该怎么办,绝大多数数的初学者会选择使用注释,即在发布的时候将无用的测试代码注释掉。但是这样很麻烦,下面我们就为大家介绍一种全新的方法——使用调试标记。事实上这种方法我们在前面使用过,但是没有详细讲解。
这种方法借助了预处理指令,方法很简单,我们首先定义一个宏作为处于调试状态的标记,后面的代码我们用 #ifdef 和 #endif 预处理指令检测宏是否被定义,然后由编译器判断是否编译其中的代码。这么做的好处就是可以减少发布程序的体积,另一方面可以提高发布程序的运行效率。下面是一段示范代码:
- #include <stdio.h>
- #define _DEBUGNOW
- int main(){
- #ifdef _DEBUGNOW
- printf("正在为调试做准备...");
- #endif // _DEBUGNOW
- printf("程序正在运行...");
- return 0;
- }
printf("%d\n",Value/*要输出的数值*/);但是像这种代码写多了我们可能会对它产生一种厌恶之情,这是我们的预处理器又可以派上用场了,我们可以定义一个宏解决这个问题,定义宏的代码如下:
#define _PUTINT(NUM) printf("%d\n",NUM)然后我们只要这样调用我们的宏:
_PUTINT(45/*要输出的数值*/);怎么样?是不是很方便呢?那如果我们想让这个宏在我们发布程序的时候失效呢,我们该怎么做?其实很简单,我们依然可以使用预处理指令完成这项操作,下面我们来看一套完整的代码(同时使用调试标记和宏):
- #include <stdio.h>
- #include <stdlib.h>
- #define _PAUSE() system("pause");
- #if (defined DEBUG) || (defined _DEBUG) //检测构建模式是否为调试模式
- //如果构建模式为调试模式,这里定义几个宏
- #define _DEBUGNOW
- #define _PUTSIL(NUM) printf("%d\n",NUM) //输出整数
- #define _PUTFD(NUM) printf("%f\n",NUM) //输出浮点数
- #else
- //如果构建模式为发布模式,自动忽略这些宏的存在
- #define _PUTSIL(NUM) ((void)0)
- #define _PUTFD(NUM) ((void)0)
- #endif
- int main(){
- #ifdef _DEBUGNOW
- printf("正在为调试做准备...\n");
- #endif // _DEBUGNOW
- printf("程序正在运行...\n");
- _PUTSIL(12666);
- _PUTFD(3.1415926535898);
- printf("程序运行完毕...\n");
- _PAUSE(); // 暂停程序
- return 0;
- }
- //
- // 函数: Convert2Jpeg(wchar_t*, wchar_t, int)
- //
- // 目的: 转换图片到 Jpeg 格式
- //
- // orgiPath : 源文件路径
- // destPath : 目标路径
- // quality : 图像质量
- //
- bool Convert2Jpeg(wchar_t* orgiPath, wchar_t* destPath, int quality){
- return true;
- }
标签:
原文地址:http://blog.csdn.net/shuimanting520/article/details/51360152