C++(Qt)软件调试---断点高级用法（20）

C++(Qt)软件调试—断点高级用法（20）

文章目录

C++(Qt)软件调试---断点高级用法（20）
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1、概述
2、断点高级用法
1.1 条件断点
1.2 日志断点/记录点/消息追踪点
1.3 函数断点
1.4 命中次数断点
1.5 异常断点
1.6 等待断点/触发断点
1.7 临时断点/一次性断点
1.8 启用/禁用断点

3、Visual Studio
1.1 设置断点
1.2 条件表达式
1.3 命中次数
1.4 筛选器
1.5 多条件断点
1.6 设置操作/日志断点
1.7 设置函数断点
1.8 设置异常断点
1.9 保存断点到文件
1.10 启用/禁用断点

4、VS Code
1.1 设置断点
1.2 设置函数断点
1.3 条件断点
1.4 命中次数
1.5 日志消息断点
1.6 等待断点
1.7 异常断点
1.8 禁用/启用断点

5、Qt Creator
1.1 断点管理
1.2 调试视图管理
1.3 添加断点窗口
1.4 启用/禁用断点
1.5 函数断点
1.6 异常断点
1.7 一次性断点
1.8 条件断点
1.9 忽略次数
1.10 断点执行命令
1.11 跟踪点

6、参考

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1、概述

断点是调试程序时常用的工具之一，它允许开发人员暂停程序的执行，以便检查程序的状态。

除了基本的断点设置外，还有许多高级用法可以让调试过程更加高效和精确。<

以下是使用断点的一些高级技巧，包括条件断点、忽略断点、一次性断点、日志断点、异常断点、函数入口断点以及断点的管理和优化等。

本文中会详细说明在VS Code、Visual Studio、Qt Creator这三种IDE中断点的高级用法。

注意：可能调试工具不同，支持的断点有一些区别。

演示环境：

系统：
- Windows11
编辑器：
- Visual Studio 2017
- Qt Creator10.0.2
- VS Code
编译器：
- MSVC2017-64
- MinGW64

2、断点高级用法

1.1 条件断点

条件断点允许你设置一个表达式，只有当表达式的值为true时，程序才会在该断点处暂停。这在处理循环或大量日志输出时特别有用。

这可以极大地帮助开发者过滤掉不相关的执行路径，专注于特定的逻辑分支或错误情况。

表达式可以使用一个条件或者多个条件，只有当所有条件都满足时，断点才会触发。多个条件之间可以用逻辑运算符连接（如 &&、||）。

注意： 条件断点可能会影响调试性能，尤其是当条件表达式较为复杂时。

可用条件语句： 条件可以是任意合法的 C++ 表达式，包括但不限于：

变量检查：如 x > 10。
逻辑运算：如 x > 10 && y < 20。
算术运算：如 x + y > 30。
比较运算：如 x == 10。
成员访问：如 obj.member > 10。
数组索引：如 arr[0] > 10。
指针和引用：如 *ptr > 10。

1.2 日志断点/记录点/消息追踪点

日志断点（Log Breakpoints）是一种特殊的断点类型，它允许你在程序执行到特定位置时不会停止程序的执行，而是记录一些有关当前状态的信息到日志/控制台中。这种方法可以让你在不影响程序执行流的情况下收集调试信息，从而帮助你更快地诊断问题。

日志断点的特点

非侵入性：日志断点不会完全停止程序的执行，因此不会影响程序的性能。
信息记录：可以记录程序状态的快照，包括变量值、内存状态等。
灵活性：可以设置多种条件的日志断点，如条件日志断点、计数日志断点等。
持续性：即使程序没有完全停止，也可以持续记录日志信息。

1.3 函数断点

调试器可以支持通过指定函数名称来创建断点，而不是直接在源代码中放置断点。这在源不可用但函数名称已知的情况下非常有用。

函数断点是在函数入口处设置的断点。当程序执行到该函数时，调试器会暂停执行，并允许你检查函数调用前后的状态。函数断点不会在函数体内的每一行都停止执行，而是只在函数入口处暂停。

GDB命令行支持使用正则表达式设置函数断点，可匹配包含部分名称的函数，但IDE一般都不支持。

当你知道函数名但不知道其位置时，这很有用。

如果多个函数（例如重载函数或不同项目中的函数）具有相同的名称，而你想要将其全部中断，这也很有用。

1.4 命中次数断点

命中次数断点（Hit Count Breakpoint）是一种调试工具，它允许开发者设置断点在被命中特定次数后触发。这种类型的断点特别适用于循环或其他重复执行的代码块，可以帮助开发者在不需要每次都停止的情况下，逐步调试代码。

命中次数断点可以与条件断点结合使用，例如，你可以设置一个条件断点，当变量满足特定条件且断点被命中特定次数时才触发。

可用语句

10只在第10次命中时中断；
>10前十次不中断，10次之后每次都中断；
>=10从第10次开始命中时中断；
<3仅在前 2 次命中时中断；
%2每间隔一次中断；

使用场景

当你怀疑一个错误可能在循环的某次迭代中出现，但不确定具体是哪一次时，使用命中次数断点可以节省时间，避免重复手动触发断点。
如果你在调试一个递归函数，并且你只想在递归达到一定深度时才进行调试，你可以设置一个命中次数断点来实现这一点。

1.5 异常断点

异常断点是一种特殊的断点类型，用于在程序执行过程中遇到异常情况时自动暂停程序执行。

这种类型的断点对于调试错误和异常处理逻辑非常有用，因为它可以让开发者在异常发生的确切位置停下来，从而更容易地诊断问题所在。

这里主要将异常抛出断点和异常捕获断点。

在IDE中默认情况下抛出异常会导致程序直接退出，想要在Debug模式下定位到异常抛出位置或者异常捕获位置就可以设置异常断点。

异常抛出断点： 会在抛出异常的位置中断；
异常捕获断点： 异常抛出时不会中断，会在捕获异常的位置中断。

1.6 等待断点/触发断点

触发断点（Triggered breakpoints）是在命中另一个断点后自动启用的断点。种断点比普通的断点更加灵活，因为它们可以根据程序状态的变化来决定是否激活。

在诊断仅在特定前提条件之后发生的代码中的失败情况时，它们可能非常有用。

1.7 临时断点/一次性断点

临时断点（Temporary Breakpoints）是调试过程中的一种特殊断点类型，它在被命中一次后即自动移除。这意味着一旦程序执行达到这个断点并暂停，断点就会自动消失，不再影响后续的程序执行。临时断点对于调试者来说非常有用，尤其是当他们只需要查看特定位置的一次执行情况时。

临时断点的特点

一次性使用：临时断点在被触发一次后就会自动删除，不会再次影响程序的执行。
减少干扰：由于临时断点不会在多次执行中反复生效，所以它减少了对程序自然执行流的影响。
方便快捷：设置临时断点可以快速帮助开发者定位问题，无需手动删除断点。

临时断点的用途： 临时断点主要用于以下场景：

单次检查：当只需要检查某个代码段一次执行的情况时，使用临时断点可以避免在每次调试时都打断程序执行。
排除偶然性问题：有时程序中的问题是偶然出现的，使用临时断点可以在问题发生的位置立即停止程序，便于捕捉这一瞬间的问题。
减少断点管理：在调试过程中，临时断点可以减少需要管理的断点数量，简化调试流程

1.8 启用/禁用断点

在调试过程中，断点是程序员用来暂停程序执行的重要工具之一。

然而，在调试复杂的应用程序时，可能会设置大量的断点，这可能会导致调试过程变得混乱。此时，能够动态地启用或禁用断点就显得非常重要了。

禁用断点的作用

禁用断点意味着暂时不让该断点生效。这样做有几个好处：

减少干扰：当程序执行时，禁用不必要的断点可以避免频繁的暂停，从而不影响正常的调试流程。
提高效率：在查找特定问题时，禁用不相关的断点可以加快调试速度。
简化调试：当调试特定路径或功能时，禁用其他断点可以使调试更加集中和有针对性。

启用断点的作用

启用断点则是恢复断点的功能，使其能够像正常断点一样在程序执行到达指定位置时暂停程序。

3、Visual Studio

1.1 设置断点

方法1：鼠标选中行，按F9键可创建/删除断点；
方法2：鼠标在代码行左侧点击可创建/删除断点；
如下图所示，鼠标在断点位置，右键选择【条件】可看出断点设置菜单由【条件】、【操作】两部分组成；

1.2 条件表达式

下拉框选择【条件表达式】【为true】，输入栏输入条件表达式，点击【关闭】后生效；
启动调试后只有a的值为5时断点才会中断；
点击表达式后，已保存前的X可删除这一条表达式；
下拉框选择【条件表达式】【为true】，输入栏输入需要检测的变量，如下图为局部变量和成员变量；
仅当 a、test.m_a 的值更改时才会命中断点;
如果使用无效语法设置断点条件，则会显示警告消息。如果在指定断点条件时使用的语法有效但语义无效，则在第一次命中断点将出现警告消息。

1.3 命中次数

如图所示，下拉框选择【命中次数】，可选择设置命中次数断点的策略；
如设置【命中次数】【=】，输入5，则只有这个断点命中第5次才会中断；

1.4 筛选器

有时候在调试多线程的时候只是需要在某个线程才进入断点，此时可以选择筛选器输入对应的线程号，在筛选器可以选择机器名、进程的 ID 和进程名、线程号和线程名，可以判断当前是等于或不等于

如我需要判断当前的线程是 2 的时候进入断点，我可以这样写

ThreadId = 19768

这里的等于号写 = 或 == 都可以，多个条件可以使用 & 与和 || 或连接

可以选的判断有机器名、进程的 ID 和进程名、线程号和线程名

MachineName = “name”
ProcessId = value
ProcessName = “name”
ThreadId = value
ThreadName = “name”

在这里插入图片描述

1.5 多条件断点

条件断点设置时支持条件表达式、命中次数、筛选器混合使用；
如果同时需要添加筛选器和条件表达式可以点击添加条件，多个条件是与关系，需要同时成立才能进入断点。
设置完成一个条件后，【添加条件】按键会高亮显示，可添加其它条件；

1.6 设置操作/日志断点

【将消息记录到输出窗口】，这里其实就是日志断点/消息追踪点，可将输入的消息打印到【输出】窗口；
在消息框中键入要输出的字符串（无需引号）。如果要显示变量的值，请确保将其括在大括号中。例如，如果要在输出控制台中显示 counter 变量的值，请在消息文本框中键入 {counter}。
【调试】->【窗口】->【输出】可打开输出窗口；
有时候不能进入断点但是希望知道当前程序的运行，例如我在触摸的时候我就不能直接进断点，我需要在方法里面变量输出到控制台，此时就可以用到追踪点功能；
勾选【继续执行】后，断点不会中断，不勾选则会中断。
此外，还可以使用特殊关键字来显示更多特定信息。完全按照以下所示输入关键字（在每个关键字前面使用“$”，并且关键字本身全部大写）。

关键字	显示内容
`$ADDRESS`	当前指令
`$CALLER`	调用函数名
`$CALLSTACK`	调用堆栈
`$FUNCTION`	当前函数名
`$PID`	进程 ID
`$PNAME`	进程名
`$TID`	线程 ID
`$TNAME`	线程名
`$TICK`	滴答计数（来自 Windows GetTickCount）

1.7 设置函数断点

设置方式：
- 方法1：【调试】【新建断点】【函数断点】；
- 方法2：打开【断点】窗口，点击【新建】【函数断点】；
- 方法3：使用快捷键打开函数断点设置窗口。
打开函数断点设置窗口后如下图所示；
语法：
- fun/fun()：全局作用域下名为fun()的函数；
- fun(int)：全局作用域下fun(int)重载函数；
- Test::fun：Test作用域下的fun函数，可能是Test成员函数，也可能是Test命名空间函数；
- App1.dll!MethodA：使用“!”符号指定模块；
- {MethodA, , App1.dll}+2：使用本机 C++ 中的上下文运算符。{function, , [module]} [+<line offset from start of method>]；

1.8 设置异常断点

设置方法：
- 方法1：【调试】【窗口】【异常设置】；
- 方法2：快捷键Ctrl + Alt + E；
如下图所示，勾选对应的异常类型后，当出现相同异常时会在异常出现位置中断。
如下图所示，fun()函数抛出异常，如果异常没被捕获则会中断，如果异常被捕获了则默认不会中断，当勾选上对应的异常类型后，抛出异常时会中断。

1.9 保存断点到文件

如下图所示，可将所有断点保存到xml文件中，在需要使用时从文件中加载断点；

1.10 启用/禁用断点

方法1：在断点位置鼠标右键，选择【启用/禁用断点】；
方法2：【调试】【窗口】【断点】打开断点管理窗口，每个断点前由一个复选框，勾选复选框就启用断点，取消勾选就禁用断点，或者通过工具栏可禁用/启用所有断点；

在这里插入图片描述

4、VS Code

1.1 设置断点

方法1：鼠标选中行，按F9键可创建/删除断点；
方法2：鼠标在代码行左侧点击可创建/删除断点；
方法3：鼠标选中行，【运行】【切换断点】或【新建断点】。

1.2 设置函数断点

设置方法：

方法1：【运行】【新建断点】【函数断点】；
方法2：在【调试和运行】窗口【断点】栏，点击+添加函数断点；

VS Code可配置不同的编译器，而不同编译器对应的调试工具支持的函数断点语法也存在一些差异。

在这里插入图片描述

MSVC编译器

语法：
- fun/fun()：全局作用域下名为fun()的函数；
- fun(int)：全局作用域下fun(int)重载函数；
- A::fun：A作用域下的fun函数，可能是A的成员函数，也可能是A命名空间函数；
- App1.dll!MethodA：使用“!”符号指定模块；
- {MethodA, , App1.dll}+2：使用本机 C++ 中的上下文运算符。{function, , [module]} [+<line offset from start of method>]；

MinGW/GCC编译器

语法：
- fun：所有名称为fun的函数，包括全局函数、成员函数、命名空间函数、重载函数等；
- fun()：名为fun()的全局函数；
- A::fun：A作用域下的所有名为fun的函数，可能是A的成员函数，也可能是A命名空间函数；
- file:fun：file文件中所有名为fun的函数；
- fun(int)：所有名为fun(int)的函数；
- A:fun(int)：A作用域下名为fun(int)的函数。
- gdb还支持通过rbreak 正则表达式设置函数断点；

在这里插入图片描述

1.3 条件断点

设置方法：

方法1：鼠标选择行，【运行】【新建断点】【条件断点】，下拉框选择表达式，输入表达式后按回车键生效；
方法2：在代码行左侧点击创建断点，鼠标右键【编辑断点】，下拉框选择表达式，输入表达式后按回车键生效；

在这里插入图片描述

1.4 命中次数

设置方法：

方法1：鼠标选择行，【运行】【新建断点】【条件断点】，下拉框选择命中次数，输入表达式后按回车键生效；
方法2：在代码行左侧点击创建断点，鼠标右键【编辑断点】，下拉框选择命中次数，输入表达式后按回车键生效；

1.5 日志消息断点

设置方法：

方法1：鼠标选择行，【运行】【新建断点】【记录点】，下拉框选择日志消息，输入需要打印的内容后按回车键生效；
方法2：在代码行左侧点击创建断点，鼠标右键【编辑断点】，下拉框选择日志消息，输入需要打印的内容后按回车键生效；

语法：

在消息框中键入要输出的字符串（无需引号）。如果要显示变量的值，请确保将其括在大括号中。例如，如果要在输出控制台中显示 counter 变量的值，请在消息文本框中键入 {counter}。
此外，还可以使用特殊关键字来显示更多特定信息。完全按照以下所示输入关键字（在每个关键字前面使用“$”，并且关键字本身全部大写）。
下列关键字cdb全部支持，gdb支持部分。

关键字	显示内容
`$ADDRESS`	当前指令
`$CALLER`	调用函数名
`$CALLSTACK`	调用堆栈
`$FUNCTION`	当前函数名
`$PID`	进程 ID
`$PNAME`	进程名
`$TID`	线程 ID
`$TNAME`	线程名
`$TICK`	滴答计数（来自 Windows GetTickCount）

在这里插入图片描述

1.6 等待断点

如下图所示，设置一个条件断点，条件为 a > 5；
设置一个等待断点，选择等待之前设置的条件断点；
当条件断点触发后，等待断点启动，命中等待断点后中断；
如果条件断点未触发，则等待断点不生效，命中后不会中断。

在这里插入图片描述

1.7 异常断点

如果抛出的异常没有被捕获，则默认会中断；
如果抛出的异常被捕获，则默认不会中断，想要捕获后中断则需要设置异常断点；

设置方法：

在【调试和运行】窗口、【断点】栏，勾选【All Exceptions】；
默认为所有异常，如果想只监听指定异常，则点击右侧的画笔图标，填入需要监听的异常；
VS Code使用MSVC编译器时支持设置异常断点，使用MinGW编译器时不支持异常断点；（我使用时MinGW无法中断）
可设置捕获所有异常或者捕获异常类型及其父类异常类型，例如抛出std::out_of_range，可设置异常断点类型为std::out_of_range、std::exception。

在这里插入图片描述

1.8 禁用/启用断点

方法1：在断点位置鼠标右键，选择【启用/禁用断点】；
方法2：在【运行和调试】窗口【断点】栏，每个断点前由一个复选框，勾选复选框就启用断点，取消勾选就禁用断点，或者通过工具栏可禁用/启用所有断点；
方法3：【运行】【启用/禁用所有断点】。

在这里插入图片描述

5、Qt Creator

注意： 调试程序尽量使用高版本的Qt Creator，Qt Creator调试功能做得并不是很好，复杂的调试可能会出现卡死、性能第、异常退出等情况；

1.1 断点管理

点击窗口右下角【视图(V)】按键打开视图管理菜单；
或者在菜单栏选择【视图(V)】【视图(V)】打开视图管理菜单；
勾选【 Breakpoint Preset】打开断点管理窗口；

在这里插入图片描述

1.2 调试视图管理

按F5快捷键开始调试；
或者点击窗口左下角图标开始调试；
启动调试后点击窗口右下角【视图(V)】按键打开视图管理菜单，可选择打开各项调试需要的视图窗口；
或者在菜单栏选择【视图(V)】【视图(V)】打开视图管理菜单；

在这里插入图片描述

1.3 添加断点窗口

在断点位置鼠标右键打开菜单，选择【编辑断点】；
或者在断点管理窗口【 Breakpoint Preset】双击打开【添加断点】窗口；

在这里插入图片描述

如下图所示，断点类型很多，但常用的不多，大部分断点类型日常用不到。

在这里插入图片描述

1.4 启用/禁用断点

在断点位置，鼠标右键选择【启用/禁用断点】；
在断点管理窗口选中断点，右键选择【启用/禁用断点】；

在这里插入图片描述

1.5 函数断点

如下图所示，打开【添加断点】窗口，断点类型选择【函数名】；
在【函数】栏输入函数名称fun，为所有名为fun的函数打断点。

在这里插入图片描述

1.6 异常断点

使用throw抛出异常，并且异常未被捕获处理时默认情况下会导致程序终止；
使用throw抛出异常后，异常被捕获则不会触发中断；
打开【添加断点】窗口，选择【break when C++ exception is thrown】，抛出异常并捕获异常后会在异常抛出位置throw触发中断；
打开【添加断点】窗口，选择【break when c++ exception is caught】，抛出异常并捕获异常后会在捕获异常catch位置触发中断；

1.7 一次性断点

如下图所示，点击代码左侧创建一个普通断点，鼠标右键选择【编辑断点】，勾选【仅触发一次】；
然后运行程序，命中断点后触发中断，同时断点自动删除，后续不会再被触发；
除了普通断点外，其它类型断点都可被设置为一次性断点。

在这里插入图片描述

1.8 条件断点

如下图所示，创建一个普通断点；
鼠标右键选择【编辑断点】，在【新增断点】窗口中【条件】项中输入条件表达式a == 10；
运行程序后当变量a的值为10时命中断点，触发中断。

在这里插入图片描述

1.9 忽略次数

如下图所示，创建一个普通断点；
鼠标右键选择【编辑断点】，在【新增断点】窗口中【忽略次数】项中输入整数数值；
表示该断点命中n次后才会触发中断。
注意： 这个功能在QT5.14.2、Qt Creator10.0.2版本时MSVC执行正常，MinGW会忽略n次，再次运行后由忽略n次，然后才正常中断断点。