C语言初阶8-实用调试技巧

原创于 2025-07-13 11:21:40 发布 · 304 阅读

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1.调试是什么？有多重要？

怎么说呢，就相当于一个侦探在尝试破案的过程
我们程序员就相当于侦探，在寻找并解决bug
一名优秀的程序员是一名出色的侦探。

1.1 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。

1.2 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

1.3 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。不能进行调试

可以看出Release版本的代码大小相对于Debug版本小得多
Release
Debug 中包含了许多调试信息

2.Windows环境调试介绍

2.1 调试环境的准备

需要在Debug版本下进行

2.2 学会快捷键

最常使用的几个快捷键：

F5 (经常与F9联合使用)
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（库函数可能进不去），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。
监视窗口：
在调试起来后，点击窗口里面由监视，选择一个即可打开监视

更多快捷键推荐看这位的文章：
VS中常用的快捷键

3.一些调试的实例

3.1 实例一

实现代码：求 1！+2！+3！ …+ n! ；不考虑溢出。

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

可以发现在我们输入3的时候输出为15

我们可以打开调试和监视进行逐步分析；

在按F10进行逐语句分析可以发现，在n=3的时候ret为12，这里的3！出现差错，导致最后sum的结果为15

出错原因：
在每一次计算阶乘是未给ret初始化为1，是得算3！时ret初始值为1
导致21 + 22 + 2*3 = 12的结果

3.2 实例二

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

来看这段代码，大家看到 i<=12 时肯定arr[10] 只有10个元素，这样运行肯定会越界访问出错

但当我们运行起来的时候会发现，它会死循环的打印 “ hehe ”

我们调试一下：

我们可以看出，arr [10] 以后的空间也被改了，这是因为 arr [10] 后面也是有空间的
可以看到代码越界访问，而且成功了
当我们再次访问到15的时候

可以看到代码中的 i 被改为了 0；
这是因为 i 的地址和 arr[15] 的地址一样，在将arr[15]改为0的时候，相当于把 i 改为了0
导致又循环从头开始，使得代码进入了死循环
结论：

数组随着下标的增长地址是低到高变化的，
i和arr时局部变量，局部变量是放在栈区的，栈区的内存使用习惯：

先使用低地址的空间，再使用高地址的空间。

由上图可看出，&a < &b < &c
为什么越界访问了却没有报错？
这是因为系统需要在执行结束才回去检查是否越界，当我们陷入死循环之后，系统没办法结束程序，也自然不会报错
更多相似的C语言陷阱可以看这本书：《c陷阱和缺陷》

4.如何写出好（易于调试）的代码。

4.1 优秀的代码：

代码运行正常
bug很少
效率高
可读性高
可维护性高
注释清晰
文档齐全

4.2 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。

4.3 示范：使用assert(断言)

模拟实现库函数：strcpy
void my_strcpy(char* dest, char* src)
{
    assert(dest != NULL);
    assert(src != NULL);//断言，需要印头文件<assert.h>
    while (*dest++ = *src++)
    {
        ;
    }
}
int main()
{
    char arr1[20] = "xxxxxxxxx";
    char arr2[] = "hi";
    my_strcpy(arr1, arr2);
    printf("%s\n", arr1);
    
    return 0;
}

可以使用断言assert当传过去的指针为NULL是可结束程序，并报出错位位置，如图：

4.4 const的作用

int main()
{
    const int num = 10;
    //num = 20;//err，在const修饰下，不能直接改
    int ret = 100;
    int a = 0;
    
    //const在修饰指针的时候由两种修饰方法
    //第一种，const在int*之前
    const int* p = &ret;
    *p = 0;//err
    p = &a;//这样是可行的
    
    //第二种，const在int*之后
    int* const p = &ret;
    *p = 0;
    p = &a;//err
    
    printf("%d", num);
    
    return 0;
}

const修饰指针变量的时候：

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。
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。

对于模拟实现库函数：strcpy,加入const和assert后更完美的代码

#include<assert.h>
//strcpy()函数返回的时目标空间的起始地址
char* my_strcpy(char* dest,const char* src)
{
    assert(dest && src);//当其任意一个为空时，则为0，为假，进行断言
    char* ret = dest;
    while (*dest++ = *src++)
    {
        ;
    }
    return ret;
}

int main()
{
    char arr1[20] = "xxxxxxxxx";
    char arr2[] = "hi";
    printf("%s\n", my_strcpy(arr1, arr2));//在加入返回数值后可进行链式访问
    return 0;
}

同样，对于strlen函数的实现，可以优化为如下所示：

#include<stdio.h>
#include<assert.h>
int my_strlen(const char* str)
{
    assert(str);
    int count = 0;
    while (*str)
    {
        str++;
        count++;
    }
    return count;
}
int main()
{
    char arr[] = "abcdef";
    printf("%d", my_strlen(arr));
    return 0;
}