什么是bug

在学习编程的过程中，应该都听说过bug吧，那么bug这个词究竟是怎么来的呢？

其实Bug的本意是“虫子”或者“昆虫”，在1947年9月9日，格蕾丝·赫柏，一位为美国海军工作的电脑专家，也是最早将人类语言融入到电脑程序的的人之一，这天他对Harvard Mark II 设置好了17000个继电器进行编程之后，技术人员正在进行整机运行时，它突然停止了工作。于是它们爬进去找原因，发现这台巨大的计算机内部有一组继电器的触点之间有只飞蛾。之后，赫柏用胶条贴上飞蛾，并把“bug”来表示“一个在电脑程序里的错误”，“bug”这个说法一直沿用到今天。

调试的重要性

在我们初学阶段，可能并不太会注意调试，代码遇到问题可能就是简单看看逻辑问题。但是如果遇到了一些难以寻找的问题时，调试是真的一个很不错的方法让你快速的找到你的bug。

调试的基本步骤

• 发现程序的错误的存在
• 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

debug和release介绍

在VS2022中，有两种不同的版本，一种叫做Debug版本，一种叫做Release版本。而这两种的本质区别就是release版本是不能调试的。

Debug版本

Debug版本，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。Debug版本就是为调试而生的，编译器在Debug版本中会假如调试辅助信息的，并且很少会进行优化，代码还是“原汁原味”的。

Release版本

Release版本，通常称为发布版本，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，以便用户很好的使用。Release 是“发行”的意思，Release 版本就是最终交给用户的程序，编译器会使尽浑身解数对它进行优化，以提高执行效率，虽然最终的运行结果仍然是我们期望的，但底层的执行流程可能已经改变了。编译器还会尽量降低 Release 版本的体积，把没用的数据一律剔除，包括调试信息。最终，Release 版本是一个小巧精悍、非常纯粹、为用户而生的程序。

虽说两种版本有些差别，但是它们之间运行的结果是一样的。那么，它们之间的区别究竟在哪呢？为了直观一点，我们看一下下面的图片，

同一种代码，在不同的版本下，会生成各自的文件夹以及exe程序，因为debug版本，会包含各种调试辅助信息，所以在debug版本下生成的文件的内存是大于在release版本下的内存的。

Windows环境调试介绍

调试的快捷键

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。

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。

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。

F5

启动调试，经常用来直接跳到下一个断点处。

断点的使用还有一些小的技巧，如果说是假设还是上面的代码，想要在i=5时，就让其程序停止执行，那么先在那一条语句中设置断点，随后单击右键，点击“条件”，并且设置所需要的情况条件即可。

调试的时候查看程序当前信息

下面这些功能，必须是在开始调试之后，才能在窗口中看到这些信息。

自动窗口 

 但是，这种自动窗口是有些弊端，让我们不能持续地关注到一个数值。其实我们更想要随意地观察一个数值，常用的一个窗口是“监视”。

监视窗口

根据自己的需求，可以打开多个窗口。

内存

调用堆栈

调用堆栈，反应的就是函数的调用逻辑。例如，将下面的代码，在调用堆栈中观察：

#include <stdio.h>void test2()
{printf("test2\n");
}void test1()
{test2();
}void test()
{test1();
}int main()//main函数也是被其他函数调用的
{test();return 0;
}

• 在学习完了调试一些小技巧之后，小编要给大家来建议一些事情啦~
• 多多动手，尝试调试，才能有进步。
• 一定要掌握调试的技巧。
• 初学者可能在80%的时间在写代码，20%的时间在调试。但是一个程序员可能是在20%的时间在写程序，但是80%的时间在调试。
• 我们目前不懈的都是简单代码的调试。
• 但是在以后可能会出现很复杂的调试场景：多线程程序的调试等。
• 多多使用快捷键，提升效率。

一些调试的实例

接下来，我们看几个实例，并且利用调试来分析其中的错误在哪。

实例一：求1！+2！+3！+...+n！，不考虑溢出。

#include <stdio.h>
int main()
{int i = 0;int sum = 0;//保存最终结果int n = 0;int ret = 1;scanf("%d", &n);//输入3//1！+2！+3！=1+2+6=9for (i = 1; i <= n; i++)//n项之和{int j = 0;for (j = 1; j <= i; j++){ret *= j;}sum += ret;}printf("%d\n", sum);return 0;
}

本应该在这个程序中输入“3”，其结果应该是“9”，为何会是“15”呢？

 经过调试之后，可以观察到：其实是ret的值，没有在适当的位置进行初始化。

 实例二：研究程序死循环的原因。

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;
}

注意，这道题仅限在VS上X86的Debug模式下验证和讲解的。

 

我们在调试的过程中，竟然发现，arr[12]与 i 同时发生变化，并且 arr[12]与 i 的存储地址也是一样的。

那么这里，就要讲一下这个内存的创建变量了。

• 栈区上内存使用习惯是：从高地址向低地址处使用
• 正常情况下：i 先创建，arr后创建
• i的地址一定是大于arr地址
• 数组随着下标的增长，地址是由低到高变化的
• 这个代码中i和arr之间空2个整型，完全是巧合，取决于编译器

而在Release版本中，它会自动优化，那么如何优化呢？例如下图，让其打印出在Release版本下的数组以及i的地址：

我们可以清晰地观察到 i 的地址是比 arr 数组的地址小， 所以Release版本在这样情况下，优化了两者之间的地址。

如何写出好的代码

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

常见的coding技巧

• 使用assert断言
• 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
• 编程常见的错误

实例三：模拟实现strcpy库函数 

我们先学习一下这个strcpy库函数是如何使用的。

【strcpy函数】：

• function
• 函数原型：char * strcpy ( char * destination , const char * source ) ;//传参传入地址
• 函数原型：函数名、参数、返回类型
• strcpy功能：从源头拷贝到目的地
• destination is returned.将目标地址返回来
• including the terminating null character（and stopping at the point）包括‘\0’
• strcpy函数需要头文件[string.h]
• 库函数strcpy返回的是目标空间的起始地址

我们先练习一下这个函数的使用。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{char arr1[20] = { 0 };char arr2[] = "hello bit";strcpy(arr1, arr2);printf("%s\n", arr1);return 0;
}

模拟实现strcpy函数，假设这个新的函数命名是my_strcpy，要注意在模拟的过程中，我们的函数原型是要保持一致的，所以函数声明为void my_strcpy(char * dest , char * src)；

要将是src中所有的字符串都复制到dest中，那么肯定需要遍历的方法让其循环，直到将'\0'也复制过去。

my_strcpy(char* dest, char* src)
{//将源头的字符串拷贝到目的地的空间里面去while (*src!='\0'){*dest = *src;dest++;src++;}*dest = *src;
}int main()
{char arr1[20] = "xxxxxxxxxxxxxxx";char arr2[] = "hello bit";my_strcpy(arr1, arr2);printf("%s\n", arr1);//打印出来arr1只是‘hello bit’，是因为‘\0’也被拷贝进去了，使其字符串结束了return 0;
}

而这里我们要注意，我们是为了写出更好的代码，所以我们再次完善上面的代码。

在上面的代码中，我们可以利用后置加加，将这个代码简化一下：

while (*src!='\0'){*dest++ = *src++;//后置加加：先使用后加假}

我们可以知道，上面的代码，是分成了两次拷贝的，第一次是遇到‘\0’的时候，拷贝‘\0’之前的，另一次是拷贝‘\0’,这样这个代码并不是那么高效，我们能不能让它一次就将‘\0’也拷贝进去呢？

while (*dest++ = *src++)//利用ASCII码值，直到将'\0'拷贝进去之后，因为'\0'的ASCII码值是0，所以为假{;}

在经过上面的修缮之后，我们现在的完整代码如下： 

my_strcpy(char* dest, char* src)
{while (*dest++ = *src++){；}
}int main()
{char arr1[20] = "xxxxxxxxxxxxxxx";char arr2[] = "hello bit";my_strcpy(arr1, arr2);printf("%s\n", arr1);return 0;
}

那么如果arr1中传入了一个空指针呢？要怎么办呢？ 

my_strcpy(NULL, arr2);

assert断言的使用 

所以我们需要判断一下，是否为空指针。判断空指针有两种方法：

第一种就是简单的if语句，但是这里就是会使得if语句一直执行，效率很低。

if(dest == NULL || src == NULL)

第二种就是assert宏的使用：

• assert（条件），如果条件为假，那么程序会直接报错。
• assert的头文件：assert.h
• 在release版本中，代码会自动优化assert。

assert(dest != NULL);
assert(src != NULL);

然后，要注意的是strcpy函数返回的是是目标空间的起始地址。所以如下代码：

char * my_strcpy(char* dest, char* src)
{char * ret = dest;assert(dest!=NULL);assert(src!=NULL);while (*dest++ = *src++){；}return ret;
}int main()
{char arr1[20] = "xxxxxxxxxxxxxxx";char arr2[] = "hello bit";my_strcpy(arr1, arr2);printf("%s\n", arr1);return 0;
}

const修饰变量

我们在这里了解一下const有什么作用：const修饰变量的时候，是在语法层面上限制了const修改。但是本质上，num还是变量，是一种不能被修改的变量。

const修饰变量

const修饰指针

我们现在用下面的例子解释：

#include<stdio.h>
int main() 
{const int num = 10;printf("num=%d\n", num);int* p = &num;*p = 20;printf("num=%d\n", num);return 0;
}

在这里我们需要先注意两个点：

• p是一个变量，用来存放地址
• *p是p指向的对象——num

根据上面所说的，那么我们可以知道的这里就有两种写法用来改变num的值：

int* p = #
*p = 20;  //*p是p所指向的对象int n = 1000;
p = &n;  //p是一个变量，用于存放地址

const放在*左边

const int* p = #
*p = 20; //error  //*p是p所指向的对象int n = 1000;
p = &n;  //p是一个变量，用于存放地址

当const放在*的左边，那么就限定的是*p，*p是不能被修改。

const放在*左边，限制的是指针指向的内容，也就是说：不能通过指针来修饰指针指向的内容。但是指针变量是可以修改的，也就是指针指向其他的变量。 

const放在*右边

int * const p = #
*p = 20; //*p是p所指向的对象int n = 1000;
p = &n;  //error  //p是一个变量，用于存放地址

当const放在*的右边，那么限定的就是p，p不能被修改。 

const放在*的右边，限制的是指针变量本身，指针变量不能再指向其他对象，但是可以通过指针变量修改指向的内容。

const放在*前和后

const int * const p = #
*p = 20; //error  //*p是p所指向的对象int n = 1000;
p = &n;  //error  //p是一个变量，用于存放地址

这里两种都会报错，都不能被修改。 

所以为了上面的strcpy函数中，它的源头地址里的内容，是不能被修改的，所以利用const，将上面的完善一下就是：

char * my_strcpy(char* dest, const char* src)
{char * ret = dest;assert(dest!=NULL);assert(src!=NULL);while (*dest++ = *src++){；}return ret;
}int main()
{char arr1[20] = "xxxxxxxxxxxxxxx";char arr2[] = "hello bit";my_strcpy(arr1, arr2);printf("%s\n", arr1);return 0;
}

实例四：模拟实现strlen函数

#include <stdio.h>
#include <assert.h>
size_t my_strlen(const char* str)
{assert(str != NULL);//起初让这个end末尾的值与str起始值相等//让这个end值一直++，直到为‘\0’，结束//让这个end-起始值-1'\0'就是strlen的长度了const char* end = str;while (* end++){;}return end - str - 1;
}
int main()
{char arr[] = "abcdef";size_t len = my_strlen(arr);printf("%zd\n", len);return 0;
}

编程常见的错误

编译型错误

直接看错误提示信息（双击），解决问题。或者是凭借经验就可以搞定。相对来说简单。

链接型错误

一般是标识符名不存在或者是拼写错误。

运行时错误

借助调试，逐步定位问题。也是最难搞的。

好啦~今天我们就先学到这里啦，希望大家可以帮忙纠正错误哦。祝大家国庆快乐~~~