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【C语言】掌握VS调试技巧，让编程不再“捉虫”！

创作时间:

作者:

@小白创作中心

【C语言】掌握VS调试技巧，让编程不再“捉虫”！

引用

CSDN

https://blog.csdn.net/ChiaWei_Lee/article/details/146405091

在编程的世界里，遇到bug是家常便饭，但调试技巧却是区分新手和高手的重要分水岭。Visual Studio（VS）作为一款强大的开发工具，提供了丰富而强大的调试功能，能够帮助我们快速定位和解决程序中的问题。今天，我将带你深入探索VS的调试技巧，从基础到高级，逐步解锁调试的奥秘，让你在编程路上越走越顺！

一、Bug的前世今生：从飞蛾到代码漏洞

在编程领域，Bug这个词已经深入人心，但它最初的含义却和编程毫无关系。Bug的本意是“虫子”，而这个术语首次出现在编程领域，还要追溯到1947年。当时，美国海军的电脑专家格蕾丝·赫柏（Grace Hopper）在调试Harvard Mark II计算机时，发现一只飞蛾飞进了继电器触点，导致计算机停止工作。赫柏在报告中用“bug”来表示这个错误，从此“Bug”一词便在编程界流传开来，用来指代程序中的缺陷或问题。

二、调试：不仅仅是找bug，更是提升代码质量的关键

调试（Debug）是程序员在开发过程中不可或缺的环节。当我们发现程序存在问题时，通过各种手段找到问题所在并修复它，这个过程就叫调试。调试不仅仅是消灭bug，更是一种提升代码质量和开发效率的重要手段。通过调试，我们可以深入了解代码的执行过程，发现潜在的问题，优化代码结构，从而写出更高效、更稳定的程序。

调试的过程可以分为以下几个步骤：

承认问题：首先，我们要承认程序中确实存在问题，这是调试的第一步。
定位问题：通过设置断点、观察变量等方式，逐步缩小问题的范围，找到问题的根源。
分析原因：确定问题产生的原因，是逻辑错误、语法错误还是其他问题。
修复问题：根据问题的原因，修改代码，解决问题。
重新测试：修复问题后，重新运行程序，确保问题已经彻底解决。

三、Debug和Release：两种模式的抉择

在VS中，我们经常看到Debug和Release两个选项，它们分别代表调试版本和发布版本。理解这两种模式的区别，对于开发和部署程序至关重要。

Debug模式：开发者的得力助手

Debug模式是程序员在开发过程中最常用的模式。它包含调试信息，不进行优化，方便我们调试程序。在Debug模式下，程序的执行速度可能会稍慢，但我们可以方便地设置断点、观察变量、单步执行等，从而快速定位和解决问题。

Release模式：最终交付的高效版本

Release模式是最终交付给用户的版本。它经过优化，代码大小和运行速度更优。Release模式不包含调试信息，以确保程序的高效运行。在发布程序时，我们通常会选择Release模式，以提供更好的用户体验。

四、VS调试快捷键：提升效率的利器

掌握调试快捷键可以大大提高我们的调试效率。以下是一些常用的VS调试快捷键：

F9：创建断点和取消断点。断点的作用是在程序的任意位置暂停执行，方便我们观察程序的执行细节。
F5：启动调试，通常与F9配合使用，直接跳到下一个断点处。
F10：逐过程调试，可以处理一个过程，如一次函数调用或一条语句。
F11：逐语句调试，每次执行一条语句。如果需要进入函数内部观察细节，必须使用F11。
Ctrl + F5：开始执行不调试，直接运行程序。

这些快捷键就像是调试的“魔法咒语”，熟练掌握它们，你就可以在代码的世界里自由穿梭啦！

五、监视和内存观察：深入代码的“显微镜”

在调试过程中，我们常常需要观察代码执行过程中变量的值。VS提供了多种窗口来帮助我们实现这一目标。

5.1 监视窗口

通过菜单栏中的【调试】->【窗口】->【监视】，我们可以打开监视窗口，输入想要观察的对象。监视窗口可以帮助我们实时查看变量的值，方便我们理解程序的执行逻辑。

以下述代码为例：

int is_leap_year(int y)
{
    if ((y % 4 == 0 && y % 100 != 0) || (y % 400 == 0))
    {
        return 1;
    }
    else
    {
        return 0;
    }
}
get_days_of_month(int y, int m)
{
    int days[] = { 0,31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31 };
    int day = days[m];
    if (is_leap_year(y) && m == 2)
    {
        day++;
    }
    return day;
}
int main()
{
    int y = 0;
    int m = 0;
    scanf("%d %d", &y, &m);
    int d = get_days_of_month(y, m);
    printf("%d\n", d);
    return 0;
}

5.2 内存窗口

如果监视窗口的信息还不够详细，我们可以使用内存窗口来观察变量在内存中的存储情况。通过输入变量的地址（如arr、&num、&c等），我们可以查看内存中的数据。这在调试复杂问题时非常有用。

打开内存后，输入&y或者&m就可以看到y和m在内存中的地址了

图：内存窗口的使用

六、调试实例：从简单到复杂，一步步掌握调试技巧

6.1 示例1：求1! + 2! + 3! + … + 10!的和

让我们来看一个具体的例子。以下代码试图计算1到10的阶乘之和：

#include <stdio.h>
int main() {
    int n = 0;
    int i = 1;
    int sum = 0;
    int ret = 1;
    for(n=1; n<=10; n++) {
        for(i=1; i<=n; i++) {
            ret *= i;
        }
        sum += ret;
    }
    printf("%d\n", sum);
    return 0;
}

然而，运行结果却是错误的。通过调试，我们可以发现ret变量没有在每次外层循环开始时重置为1，导致计算结果错误。修复代码后，程序可以正确运行。

6.2 示例2：数组越界问题

再来看一个数组越界导致的死循环问题：

#include <stdio.h>
int main() {
    int i = 0;
    int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
    for(i=0; i<=12; i++) {
        arr[i] = 0;
        printf("hehe\n");
    }
    return 0;
}

1.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。
2.数组在内存中的存放是：随着下标的增长，地址是由低到高变化的。所以根据代码，就能理解为什么是左边的代码布局了。如果是左边的内存布局，那随着数组下标的增长，往后越界就有可能覆盖到i，这样就可能造成死循环的。

运行后程序陷入死循环。通过调试，我们发现数组越界覆盖了变量i，导致i的值被意外修改，从而陷入无限循环。修复数组越界问题后，程序可以正常运行。