C语言调试技巧：从Debug到内存观察的全面指南

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@小白创作中心

C语言调试技巧：从Debug到内存观察的全面指南

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来源

https://cloud.tencent.com/developer/article/2392421

在软件开发过程中，调试是发现和修复错误的关键步骤。本文将详细介绍C语言中的调试技巧，包括Debug和Release的区别、VS调试快捷键的使用、监视和内存观察的方法，以及常见的编程错误分类。

前言

什么是bug？ bug本意是“昆⾍”或“⾍⼦”🐞 ，
Bug
是指计算机程序或系统中的错误或缺陷。它可能导致程序无法正常工作或产生意外的结果。
Bug
通常是由程序员在编写代码时犯的错误或者设计缺陷引起的，需要通过
调试
和修复来解决。在软件开发和测试过程中，发现和修复bug是非常重要的一部分。

一、调试（debug）

1. 1 Debug和Release

当我们发现程序中的问题时，下一步就是找到并修复它们。这个过程被称为调试，在英文中被称为
debug
（消灭bug）。
Debug和Release
在VS上编写代码的时候，就能看到有 debug 和 release 两个选项，这两个分别是什么意思呢？
首先，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；程序员在写代码的时候，需要经常性的调试代码，就将这⾥设置为
debug
，这样编译产⽣的是
debug
版本的可执⾏程序，其中包含调试信息，是可以直接调试的。
而Release被称为发布版本，通常经过各种优化，使得程序在代码大小和运行速度上都是最优的，当程序员编写完代码后，会对程序进行测试，直到程序的质量符合交付给用户使用的标准，这个时候就会设置为
release
，编译产生的就是
release
版本的可执行程序，这个版本是用户使用的，无需包含调试信息。使用代码举例子：
小技巧–>右点击鼠标：
两个文件夹： Debug和Release
Debug
：
Release
：
对⽐可以看到从同⼀段代码，编译⽣成的可执⾏⽂件的⼤⼩，release版本明显要⼩，⽽debug版本明显⼤。

1.2 VS调试快捷键

话不多说，让我们来开始调试代码吧！
环境准备⾸先是环境的准备，需要⼀个⽀持调试的开发环境，使用我们
的Debug
快捷键的使用：（如果你使用的是笔记本键盘，这里的快捷键，记得使用Fn+F(数字)即可，Fn是电脑辅助键）
F9：
创建断点和取消断点
断点的作⽤是可以在程序的任意位置设置断点，打上断点就可以使得程序执⾏到想要的位置暂定执⾏，接下来我们就可以使⽤F10，F11这些快捷键，观察代码的执⾏细节。条件断点：满⾜这个条件，才触发断点（按F9，光标定位在哪一行，断点就在那一行，如果选中，断点就自动打在选中的那一行）
F5：
启动调试
，经常⽤来直接跳到下⼀个断点处，⼀般是和F9配合使⽤。我按了F5，有个小箭头指向（如下图操作：）
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。在函数调⽤的地⽅，想进⼊函数观察细节，必须使⽤F11，这里演示从main()函数开始过程的开始
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，能看到运行的结果。

二、监视和内存观察

在调试过程中，如果要观察代码执行过程中上下文环境中的变量值，有哪些方法呢？这些观察的前提条件一定是开始调试后观察，代码展示：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>
int main()
{
    int arr[10] = { 0 };
    int num = 100;
    char c = 'w';
    int i = 0;
    for (i = 0; i < 10; i++)
    {
        arr[i] = i;
    }
    return 0;
}

2.1监视

开始调试后，在菜单栏中【调试】->【窗⼝】->【监视】，打开任意⼀个监视窗⼝，输⼊想要观察的对象就⾏。
打开监视窗⼝：

2.1 内存

如果监视窗⼝看的不够仔细，也是可以观察变量在内存中的存储情况，还是在【调试】->【窗⼝】-> 【内存】打开内存窗⼝：
在打开内存窗⼝后，要在地址栏输⼊：
arr，&num，&c
，这类地址，就能观察到该地址处的数据。
除此之外，在调试的窗⼝中还有：⾃动窗⼝，局部变量，反汇编、寄存器等窗⼝，⾃⾏验证使⽤⼀下。

接下来，让我们开始上代码展示，一起调试起来：在VS2022、X86、Debug 的环境下，编译器不做任何优化的话，下⾯代码执⾏的结果是啥？

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#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;
}

当你看到这个代码时，是否观察到我们定义数组的大小为10，但是我们打印到12，也就是数组
arr[10].arr[11],arr[12],
这些空间到底有没有创建呢？如果没有那就是非法访问了，编译器会不会报错呢？
Ctfl+F5
,让程序走起来
代码运行结果：此时代码并没有停止，而是一直在打印，不断死循环，这是为什么呢？不慌，让我们调试起来：此时F10走起，按F11慢慢走起来，前面九项没问题：
注：有个小细节 i 和arr[12]是跟着一起动的，
同样跟着走：
接着
i=10
—>
震惊！arr[10]的值竟然改了，赋值为0了，稍后，我们再解释，先让程序继续走–>
i=11,也把值给改了；
当i=12，arr[12]就等于12了
这是为什么呢？解析：

栈区内存的使⽤习惯是从⾼地址向低地址使⽤的，所以变量i的地址是较⼤的。
arr
数组的地址整体是⼩于
i
的地址。
数组在内存中的存放是：随着下标的增⻓，地址是
由低到⾼
变化的。
如果是左边的内存布局，那随着数组下标的增⻓，往后越界就有可能覆盖到i，这样就可能造成死循环的。
这⾥肯定有同学有疑问：为什么i和arr数组之间恰好空出来2个整型的空间呢？这⾥确实是巧合，在不同的编译器下可能中间的空出的空间⼤⼩是不⼀样的，代码中这些变量内存的分配和地址分配是编译器指定的，所以的不同的编译器之间就有差异了。所以这个题⽬是和环境相关的。