Visual Studio調試之斷點進階篇

在上一篇文章Visual Studio調試之斷點基礎篇裡面介紹了什麼是斷點，INT 是Intel系列CPU的一個指令，可以讓程式產生一個中斷或者異常。程式中如果有中斷或者異常發生了以後，CPU會中斷程式的執行，去一個叫做IDT的組件尋找處理這個中斷（或者異常）的常式（Handler）。IDT是作業系統在啟動的時候初始化的，至於IDT的細節問題，例如什麼是IDT，怎樣編寫一個IDT的常式，怎樣 初始化IDT，可以去網上搜尋一些資料。

總之，這裡我們只要知道，CPU在執行程式指令過程中，碰到INT 3中斷程式的執行，CPU然後去IDT表裡面找到處理斷點的常式入口。這個常式要做的事情就是：

1.       先看看機器裡面是不是安裝了一個調試器—記住，這一步很重要，之所以重要以後的文章裡面會介紹。

2.       如果機器裡面沒有安裝調試器，那麼作業系統就會終止程式的執行。

3.       否則作業系統啟動調試器，並將調試器附到進程上。

4.       這樣，我們才能在調試器裡面檢查程式內部變數的值。

前面文章裡面的INT 3 （或者DebugBreak()，或者Debugger.Break()）指令是我們自己在代碼裡面寫入程式碼進去的，因此我們在Visual Studio裡，在相應的程式碼裡面點一下，出現一個小紅球，也就是說Visual Studio在程式指令集某個地方動態地添加了一個INT 3指令。現在的問題來了，Visual Studio是如何在程式中正確找到插入INT 3指令的位置的？

或者更具體一些，我們在原始碼（文字檔）裡面設定斷點的，Visual Studio需要把程式碼翻譯成在程式指令集中的位置。Visual Studio之所以需要做翻譯，是因為通常一行C++或者 C#代碼都會對應好幾行彙編指令。

因此，Visual Studio需要一個額外的檔案來執行這個翻譯過程，這個額外的檔案叫做偵錯符號檔案（Symbols），是由編譯器產生的。Visual Studio系列的編譯器，不論是C#、VB.NET還是C++編譯器都會產生這個偵錯符號檔案，.pdb 檔案。所以如果你花一點時間看看Debug檔案夾的話，你就會發現這個檔案。

因此我們來看看Visual Studio支援的各種斷點，並解釋各種斷點的實現方式

條件斷點

首先我們先看看如何設定條件斷點，條件斷點有兩種，一種是根據觸發的次數來設定，另外一種是根據一條預置的條件來設定。

根據觸發次數設定

比如說，你有一個迴圈，迴圈1000次，你知道有一個BUG總是在500次之後才會出現，因此肯定希望在迴圈內設定一個斷點，但是前面500次都不會觸發這個斷點，否則連續按500次的F5的確不是一件輕鬆的差事。

根據預置條件來設定

如果你已經知道一些條件可能會引發Bug，那麼根據條件來設定則最合適不過了。如所示：

在“斷點條件（Breakpoint Condition）”對話方塊裡面，只需要輸入一條正常的C#、C++或者VB.NET的語句就可以了（當然，文法是根據你項目裡面的原始碼文法一致），這條語句的要求是必須返回bool值—否則就不是一個條件了。

第三個還有斷點過濾器，當你在斷點上，右鍵點擊彈出的菜單裡面，會有一個“過濾（Filter）”菜單，它允許你限制將斷點僅設定在特定的線程上。這裡我就不細講了，有興趣的話，可以自己寫一個多線程或者多進程程式試試這個功能。

知道斷點的原理以後，理解條件斷點應該就不會是問題了。

監視斷點（Watching Point）

有的時候，你可能需要查看程式內部一些變數的值，但是你又不希望中斷程式的執行。例如你在調試一個網路通訊協定棧，一個程式可能在接收資料包，你想看看資料包的格式，但如果中斷程式的執行，會導致後續的資料包丟失。

因此，我們一般的做法就是在原始碼裡面加一些日誌記錄代碼，這樣可以將一些變數的值記錄下來，以便後續分析。如果日誌在產品發布以後還需要的話，在原始碼裡面加入這些日誌代碼固然是一個好主意，但是如果你只是想臨時看看一些變數的值呢？

這個時候，監視斷點就很有用了，Visual Studio的監視斷點就可以讓你做到在不修改程式原始碼的前提下，在調試器視窗中列印一些變數的值。

示範了監視斷點的用法：

設定監視斷點的步驟，或者說是注意事項吧：

1.       設定一個普通的斷點

2.       按右鍵剛剛設定的斷點，在快顯功能表裡面選擇“When Hit…”

3.       鉤選 第一個“列印一條訊息（Print a message）”複選框，輸入一串文本，預設情況下，你輸入的文本會被直接列印到調試的輸出視窗裡面來。除了：

a.       以$符號開頭的幾個關鍵字。比如$FUNCTION就會被替換成斷點所在的函數名。其他有一些關鍵字在“When Breakpoints Is Hit”視窗當中有詳細的說明。

b.      使用 大括弧 {}包含起來的變數名，這樣的字串會被替換成變數的值。

這下面就是監視斷點的效果，注意，你只能在Visual Studio的“輸出（Output）”視窗中查看結果。

監視斷點相對於日誌記錄的好處是，你不需要改動原始碼，並且重新編譯代碼。實際上Visual Studio實現監視斷點的原理也很簡單，就是插入一個普通的斷點，斷點觸發之後處理並且列印在“When Breakpoints Is Hit”視窗輸出的運算式，最後自動回復程式的執行。