C/C++程序的断点调试

C/C++程序的断点调试 - CodeBlocks

news2024/11/27 18:38:40

本文以CodeBlocks为例，简述C/C++程序断点调试的基本方法和过程。其它的IDE环境，大同小异。

本文引用自作者编写的下述图书; 本文允许以个人学习、教学等目的引用、讲授或转载，但需要注明原作者"海洋饼干叔
叔"；本文不允许以纸质及电子出版为目的进行抄摘或改编。
1.《Python编程基础及应用》，陈波，刘慧君，高等教育出版社。免费授课视频 Python编程基础及应用
2.《Python编程基础及应用实验教程》, 陈波，熊心志，张全和，刘慧君，赵恒军，高等教育出版社Python编程基础及应用实验教程
3. 《简明C及C++语言教程》，陈波，待出版书稿。免费授课视频

1. 简介

在程序有BUG/缺陷，需要修复时，断点调试是发现缺陷的重要方法。对于初学者而言，断点调试还有另外一个用途：帮助理解程序背后的逻辑。

本文以CodeBlocks 20.03为例，简述C/C++程序断点调试的基本方法和过程。其它的IDE环境，大同小异。

在进行后续调试试验前，需要先对CodeBlocks的C/C++编译开发环境进行安装和配置。详细过程请参见下述链接：http://codelearn.club/2022/11/codeblocks/

2. 程序代码

在CodeBlocks中新建一个Console Application(C++), 项目名为DebugExample。
在这里插入图片描述
将项目下的main.cpp打开，录入下述代码（粘贴复制）。

//Project - DebugExample
#include <stdio.h>
#include <stdbool.h>

bool isPrime(int n) {     //函数的定义
    if (n<=1)
        return false;
    for (int i=2;i<n;i++)
        if (n % i == 0)
            return false;

    return true;
}

int main(){
    printf("Try to find all prime number(<=10):\n");

    int iFound = 0;       //发现的质数个数
    for (int i=2;
         i<=10;
         i++)
    {
        if (!isPrime(i))
            continue;
        iFound++;
        printf("%d, ",i);
    }

    printf("\n%d prime numbers been found.",iFound);
    return 0;
}

在这里插入图片描述
上述程序的用途在于找出2 ~ 10之间的全部质数并打印出来。请读者注意第19 ~ 21行，for循环的初始化语句，测试表达式，更新表达式故意分作了三行，以便于观察。

3. 断点

在这里插入图片描述
在第18行代码的行号左边单击鼠标，便会出现如图所示的红色断点（break point），在相同位置再次单击，断点便会消失。可以给同一段程序添加多个断点。

4.调试

在这里插入图片描述
选择菜单Build-Build and run，尝试编译并运行程序。

如果能到上述运行结果，说明程序编译正确，运行正常。

程序运行无误且打好断点后，选择菜单Debug - Start/Continue，开始调试。

注意：必须要关闭前次运行的终端，即结束代码的前次运行。
在这里插入图片描述
与正常的程序运行不动，程序并没有“一口气”从头执行到尾，而是暂停在了第18行的断点处。图中的黄色箭头表明程序的当前执行点，准确地说，箭头所指的行是接下来准备执行的代码行。

悬浮窗口Watches中显示了当前作用域中的自动变量。如图所见，iFound变量的当前值为0。如果读者没有看到上述Watches窗口，选择菜单项Debug-Debugging windows-Watches将其打开。
在这里插入图片描述

在CodeBlocks里有一个跟调试有条的工具条，如图所示，这些按钮依次是Continue, Run to cursor, Next line, Step into, Step out, Next instruction, Step into instruction, Break debugger, Stop debugger。

点击Next line, 可见第18行被执行，黄色箭头来到第19行。读者可能注意到此时变量i的值为16, 这是正常的，因为for循环的初始化语句(i=2)尚未执行。一个变量在被初始化之前，其值是不确定的。
在这里插入图片描述
再次点击Next line，第19行被执行，可见变量列表中的i值变成了2。黄色箭头来到了第20行，这是for循环的条件判断表达式。

继续点击Next line，for循环在进行了条件判断后，准备执行循环体，黄色箭头来到第23行。

第23行涉及一次函数调用，如果操作者希望观察isPrime( )函数内部的执行过程，应按Step into。如果操作者不关心isPrime( )内部的执行过程，只关心23行的总体执行结果，则按Next line。本次，我们按Step into。

按了Step into后，我们进入到了isPrime( )函数内部，黄色箭头指向第6行。对于isPrime( )函数而言，当前其局部变量仅有1个，即函数的形式参数n。该参数的值应由调用者传递进来。在Watches列表中，我们看到该值为2。

一直按Next line，直到isPrime()返回，由于2是质数，所以isPrime()函数返回真。

第23行的条件判断不成立，再次按下Next line后，第24行被略过，黄色箭头来到第25行。

再次按下Next line，黄色箭头来到第26行，Watches列表可见iFound变量由0变1。

一直按Next line进行循环，直到i = 4且黄色箭头指向第23行。
在这里插入图片描述
本次我们选择不进入isPrime()函数，再次按下Next line。由于i=4不是质数，因此第23行的条件成立，黄色箭头跳转到第24行的continue语句。

根据continue的语义，其将略过本轮循环的剩余语句（第25 ~ 26行），直接尝试下一轮循环。
在这里插入图片描述
按下Next line, 可以看到，continue直接略过了第25 ~ 26行的剩余循环代码，直接跳到了for循环的更新表达式，如图中红色箭头所示。严格地讲，此处的黄色箭头的定位并不准确，更准确的定位应该是第21行。

再次按Next line，可以看到黄色箭头来到第20行。在该次动作中，事实上被执行的代码行是第21行，即for循环中的更新语句。在Watches列表中可以看到i由4变5。