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10 个原生开发 Visual Studio 调试技巧（又十个）

Marius Bancila
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2012 年 10 月 2 日

CPOL

10分钟阅读

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本文提出了一个关于使用 Visual Studio 进行原生开发的调试技巧列表。

我最近偶然看到了 Ivan Shcherbakov 的这篇文章，名为《10+ 个强大的 Visual Studio 调试技巧》。尽管这篇文章介绍了一些相当基础的 Visual Studio 调试技巧，但还有其他同样有用的技巧。因此，我整理了一个关于原生开发的其他十个调试技巧列表，这些技巧至少适用于 Visual Studio 2008。（如果您处理的是托管代码，调试器会有更多功能，CodeProject 上也有几篇介绍这些功能的文章。）以下是我补充的技巧列表：

  1. 异常时中断
  2. 监视窗口中的伪变量
  3. 符号超出作用域后监视堆对象
  4. 监视数组中的值范围
  5. 避免单步进入不希望的函数
  6. 从代码启动调试器
  7. 输出到输出窗口
  8. 内存泄漏隔离
  9. 调试 Release 版本
  10. 远程调试

更多调试技巧，请查看本系列的第二篇文章：《10 个更多 Visual Studio 原生开发调试技巧》。

技巧 1：异常时中断

可以指示调试器在异常发生时，在调用处理程序之前中断。这允许您在异常发生后立即调试应用程序。通过导航调用堆栈，应该可以找出异常的根本原因。

Visual Studio 允许您指定要中断的异常类别或特定异常。可以在“调试”>“异常”菜单中找到一个对话框。您可以指定原生（或托管）异常，除了调试器已知的默认异常之外，还可以添加自定义异常。

以下是一个在抛出 std::exception 时调试器中断的示例。

其他阅读材料

技巧 2：监视窗口中的伪变量

监视窗口或“快速监视”对话框支持一些特殊的（调试器识别的）变量，称为伪变量。已文档化的包括：

  • $tid – 当前线程的线程 ID
  • $pid – 进程 ID
  • $cmdline – 启动程序的命令行字符串
  • $user – 运行程序的帐户信息
  • $registername – 显示寄存器 registername 的内容

然而，一个非常实用的伪变量是用于最后错误的代码：

  • $err – 显示最后错误的数字代码
  • $err, hr – 显示最后错误的描述信息

附加阅读

技巧 3：符号超出作用域后监视堆对象

有时，您希望在对象（在堆上）的符号超出作用域后仍然监视其值。当发生这种情况时，监视窗口中的变量将被禁用，无法再检查（也无法更新），即使对象仍然存在。如果您知道对象的地址，就可以继续完全监视它。然后，您可以将地址强制转换为该对象类型的指针，并将其放入监视窗口。

在下面的示例中，在退出 do_foo() 后，_foo 不再可在监视窗口中访问。但是，获取其地址并将其强制转换为 foo*，我们仍然可以监视该对象。

技巧 4：监视数组中的值范围

如果您处理大型数组（假设至少有几百个元素，但可能更少），在监视窗口中展开数组并查找特定范围的元素会很麻烦，因为您需要滚动很多次。如果数组在堆上分配，您甚至无法在监视窗口中展开其元素。对此有一个解决方案。您可以使用语法 (array + <offset>), <count> 来监视从 <offset> 位置开始的 <count> 个元素的特定范围（当然，这里的 array 是您的实际对象）。如果您想监视整个数组，只需说 array, <count> 即可。

如果您的数组在堆上，您可以在监视窗口中展开它，但要监视特定范围，您需要使用略有不同的语法：((T*)array + <offset>), <count>（请注意，此语法也适用于堆上的数组）。在这种情况下，T 是数组元素的类型。

如果您使用 MFC 并使用其中的“数组”容器，例如 CArray、CDWordArray、CStringArray 等，您可以应用相同的过滤，只不过您必须监视数组的 m_pData 成员，该成员是实际保存数据的缓冲区。

技巧 5：避免单步进入不希望的函数

在调试代码时，您可能经常单步进入那些您希望跳过的函数，无论是构造函数、赋值运算符还是其他函数。曾经最困扰我的是 CString 构造函数。这是一个示例，在单步进入 take_a_string() 函数时，会先单步进入 CString 的构造函数。

void take_a_string(CString const &text)
{
}

void test_string()
{
   take_a_string(_T("sample"));
}

幸运的是，您可以指示调试器跳过某些方法、类或整个命名空间。实现此功能的方式已发生变化。在 VS 6 时代，这通过 autoexp.dat 文件指定。自 Visual Studio 2002 起，已更改为注册表设置。要启用跳过函数，您需要在注册表中添加一些值（您可以在 这里找到所有详细信息）。

  • 实际位置取决于您的 Visual Studio 版本和操作系统平台（x86 或 x64，因为注册表对 64 位 Windows 有两个视图）。
  • 值名称是一个数字，表示规则的优先级；数字越大，规则的优先级越高。
  • 值数据是一个 REG_SZ 值，表示一个正则表达式，用于指定要过滤什么以及执行什么操作。

为了跳过任何 CString 方法，我添加了以下规则：

启用此设置后，即使您在上面的示例中按“单步进入”进入 take_a_string()，调试器也会跳过 CString 的构造函数。

其他阅读材料

技巧 6：从代码启动调试器

有时，您可能需要附加调试器到程序，但无法通过“附加”窗口做到这一点（也许是因为中断发生得太快而无法附加），也无法在开始时就用调试器启动程序。您可以通过调用 __debugbreak() 内建函数来导致程序中断，并让调试器有机会附加。

void break_for_debugging()
{
   __debugbreak();
}

实际上还有其他方法可以做到这一点，例如触发中断 3，但这只适用于 x86 平台（C++ 不再支持 x64 的汇编）。还有一个 DebugBreak() 函数，但它不可移植，因此内建函数是推荐的方法。

__asm int 3;

当您的程序执行内建函数时，它会停止，您就有机会将调试器附加到进程。

其他阅读材料

技巧 7：输出到输出窗口

通过调用 DebugOutputString 可以将特定文本显示在调试器的输出窗口中。如果没有附加调试器，该函数将不执行任何操作。

技巧 8：内存泄漏隔离

内存泄漏是原生开发中的一个重要问题，在大型项目中查找它们可能非常具有挑战性。Visual Studio 提供有关检测到的内存泄漏的报告，还有其他应用程序（免费或商业）可以帮助您。然而，在某些情况下，可以使用调试器在发生最终会导致泄漏的分配时进行中断。要做到这一点，您必须找到一个可重现的分配编号（但这可能并不容易）。如果您能够做到这一点，调试器就可以在执行分配时立即中断。

让我们考虑这段分配了 8 字节但从未释放已分配内存的代码。Visual Studio 会显示泄漏对象的报告，多次运行此程序后，我发现分配编号（341）始终是相同的。

void leak_some_memory()
{
   char* buffer = new char[8];
}

Dumping objects ->
d:\marius\vc++\debuggingdemos\debuggingdemos.cpp(103) : {341} normal block at 0x00F71F38, 8 bytes long.
 Data: <        > CD CD CD CD CD CD CD CD 
Object dump complete.

在特定（可重现）分配时中断的步骤是：

  • 确保您有适当的内存泄漏报告模式（请参阅 使用 CRT 库查找内存泄漏）。
  • 多次运行程序，直到在程序结束时的内存泄漏报告中找到可重现的分配编号（例如我上面的示例中的 {341}）。
  • 在程序开始时设置一个断点，以便您尽可能早地中断。
  • 用调试器启动应用程序。
  • 当命中初始断点时，在监视窗口的“名称”列中输入：{,,msvcr90d.dll}_crtBreakAlloc，然后在“值”列中输入您要调查的分配编号。
  • 继续调试（F5）。
  • 执行将在指定分配处停止。您可以使用调用堆栈导航回触发分配的代码。

按照这些步骤处理我的示例中的分配编号 341，我能够确定泄漏的来源。

技巧 9：调试 Release 版本

Debug 和 Release 版本有不同的用途。Debug 配置用于开发，而 Release 配置顾名思义，应该用于程序的最终版本。由于应用程序被认为是满足发布所需质量的，因此这种配置包含会破坏 Debug 版本调试体验的优化和设置。然而，有时您希望能够像调试 Debug 版本一样调试 Release 版本。要做到这一点，您需要对配置进行一些更改。但是，在这种情况下，有人可能会争辩说您不再调试 Release 版本，而是调试 Debug 和 Release 版本的混合体。

有几件事您应该做；强制性的包括：

  • C/C++ > 常规 > 调试信息格式应为“程序数据库 (/Zi)”
  • C/C++ > 优化 > 优化应为“禁用 (/Od)”
  • 链接器 > 调试 > 生成调试信息应为“是 (/DEBUG)”

附加阅读

技巧 10：远程调试

另一个重要的调试体验是远程调试。这是一个较大的主题，已经被讨论过很多次，所以我只想做一点总结。

  • 您需要在远程计算机上安装远程调试监视器。
  • 远程调试监视器必须“以管理员身份”运行，并且用户必须是管理员组的成员。
  • 当您运行监视器时，它会启动一个新服务器，您必须在 Visual Studio 的“附加到进程”窗口的“限定符”组合框中使用该服务器的名称。

  • 远程计算机和本地计算机上的防火墙必须允许 Visual Studio 和远程调试监视器之间的通信。
  • 要能够调试，PDB 文件至关重要；为了让 Visual Studio 调试器能够自动加载它们：
    • 原生 PDB 文件必须可在本地计算机上（在与远程计算机上的相应模块相同的路径上）。
    • 托管 PDB 文件必须可在远程计算机上。

远程调试监视器下载

其他阅读材料

结论

本文介绍的调试技巧和启发本文的 原始文章 应该为大多数调试经验和问题提供必要的技巧。要获取有关这些技巧的更多信息，我建议阅读其他阅读材料。

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