C语言程序调试方法

郎哥
C语言编程基础
14天前
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什么是程序调试?

程序编写完成或在编写过程中，需要对程序进行测试，根据测试发现的错误，进一步诊断，找出发生错误的原因和具体代码位置进行修改，这个过程称为程序调试。在一些情况下，可能需要查看或跟踪程序的运行状态，这种情况也属于程序调试。

在C程序中，程序调试有多种方式可以使用：可以使用C语言的printf等输出函数在怀疑出错的代码位置输出调试信息，例如输出变量的内容等；也可以使用assert语句（断言语句）输出调试信息；还可以将调试信息输出到log文件，通过log文件了解程序的运行状况，定位发生错误的代码位置；还可以在代码中设置断点，跟踪程序的运行状态。

输出调试信息

在程序运行过程中，使用C语言的printf函数、assert断言、输出日志文件等方式输出调试信息，是最容易掌握，也是最方便使用的一种程序调试方法。

在容易出错的代码位置，使用printf函数输出变量的值，根据输出的内容来发现程序出错原因；或使用assert断言来检查条件是否满足，若条件不满足则输出调试信息，并终止程序的运行；或者将所有调试信息输出到一个文件，该文件也称为日志文件，通过查阅日志文件可以很容易判断程序出错的原因，并定位错误的代码位置。

使用printf函数输出调试信息

使用printf函数可以在程序中插入打印语句，在关键位置输出变量的值，以便观察结果。

例1：使用printf函数调试程序，输出变量的值

#include <stdio.h>
int main() {
square(10);
}


/**
函数功能：计算x的二次幂
*/
int square(int x)
{
// 输出调试信息，观察参数x的值
printf("x=%d\n",x);
// 计算x的二次幂
x = x * x;
// 输出调试信息，观察计算后的结果
printf("x*x=%d\n",x);
}

例2：发现程序出错的原因

#include <stdio.h>
int main() {
div(10,3);
}


/**
函数功能：计算两数的商
*/
int div(int a,int b)
{
int c;
// 输出a、b的值，发现发生异常的原因
printf("a=%d；b=%d\n",a,b);
c = a / b;
// 输出计算结果
printf("a/b = %d\n",c);
}

例2代码使用printf函数输出参数a和b的值，当程序发生错误时，可以查看a和b的值，找到程序发生异常的原因。在例2中，参数b为0时就会发生错误。

使用assert断言

assert断言用于条件验证，若验证的条件不满足则输出错误信息，并终止程序的运行。例如在例2中，可以使用assert断言验证b不等于0的条件。

// 断言表达式b!=0
int  c;
assert(b!=0);

若b为0，则控制台输出如下的错误信息，并终止程序的运行。

Assertion failed: b!=0, file d:\home\sample03\sample03\main.c, line 14

请按任意键继续. . .

assert断言是一个宏定义，它不是一个函数，它接受一个表达式作为参数。若该表达式计算结果为真（返回值非零），assert不会输出任何信息，也不会终止程序；若该表达式计算结果为假（返回值为零），assert会在标准错误流 stderr 中写⼊⼀条错误信息，显示没有通过的表达式，以及包含这个表达式的文件名和行号。

输出日志文件

前面介绍的调试方法是把调试信息输出到控制台，在控制台可以实时查看程序运行状态，但是不能存储调试信息，方便日后查看。

实际上除了把调试信息输出到控制台，还可以把调试信息输出到文件，存储调试信息的文件也称为程序的日志文件，它是有效帮助我们快速定位，找到程序异常点的实用方法。

下面的代码段将调试信息输出到日志文件：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>


void write_log(char *message) {
    FILE *log_file = fopen("log.txt", "a"); // 打开日志文件
    if (log_file == NULL) {
        printf("打开日志文件失败");
        return;
    }
    // 写入日志信息
    fprintf(log_file, "%s\n", message); 
// 关闭日志文件   
    fclose(log_file); 
}


int main() {
    char *log_message = "This is a log entry.";
    write_log(log_message); // 写入日志
    return 0;
}

上述代码定义了一个write_log函数，该函数将一条日志信息写入到名称为log.txt的文件，log.txt文件即为日志文件。

设置断点，跟踪程序的运行状态

在程序内设置断点、跟踪程序的运行状态，要使用调试器工具。Visual Studio 集成开发环境已经把调试工具集成到内部，若使用Visua1 Studio开发程序，可以可以直接使用Visual Studio内部集成的调试工具。调试工具的使用方法和技巧，以Visual Studio 2010为例来说明。