vc下debug 版本和release版本的差別

經常在 CSDN 上看見有人問 Debug 運作正常但 Release 失敗的問題。以往的讨論往往是經驗性的，并沒有指出會這樣的真正原因是什麼，要想找出真正的原因通常要憑運氣。最近我看了一些這方面的書，又參考了 CSDN 上的一些文章，然後深入研究了一下關于二者的不同。以下是我的一些體會，拿來與大家共享。     本文主要包含如下内容：  1. Debug 和 Release 編譯方式的本質差別  2. 哪些情況下 Release 版會出錯  3. 怎樣"調試" Release 版的程式 關于Debug和Release之本質差別的讨論  一、Debug 和 Release 編譯方式的本質差別  Debug 通常稱為調試版本，它包含調試資訊，并且不作任何優化，便于程式員調試程式。Release 稱為釋出版本，它往往是進行了各種優化，使得程式在代碼大小和運作速度上都是最優的，以便使用者很好地使用。 Debug 和 Release 的真正秘密，在于一組編譯選項。下面列出了分别針對二者的選項（當然除此之外還有其他一些，如/Fd /Fo，但差別并不重要，通常他們也不會引起 Release 版錯誤，在此不讨論）  Debug 版本：  /MDd /MLd 或 /MTd 使用 Debug runtime library(調試版本的運作時刻函數庫) /Od 關閉優化開關 /D "_DEBUG" 相當于 #define _DEBUG,打開編譯調試代碼開關(主要針對 assert函數) /ZI 建立 Edit and continue(編輯繼續)資料庫，這樣在調試過 程中如果修改了源代碼不需重新編譯 /GZ 可以幫助捕獲記憶體錯誤 /Gm 打開最小化重連結開關，減少連結時間  Release 版本：  /MD /ML 或 /MT 使用釋出版本的運作時刻函數庫 /O1 或 /O2 優化開關，使程式最小或最快 /D "NDEBUG" 關閉條件編譯調試代碼開關(即不編譯assert函數) /GF 合并重複的字元串，并将字元串常量放到隻讀記憶體，防止 被修改 實際上，Debug 和 Release 并沒有本質的界限，他們隻是一組編譯選項的集合，編譯器隻是按照預定的選項行動。事實上，我們甚至可以修改這些選項，進而得到優化過的調試版本或是帶跟蹤語句的釋出版本。  二、哪些情況下 Release 版會出錯  有了上面的介紹，我們再來逐個對照這些選項看看 Release 版錯誤是怎樣産生的  1. Runtime Library： 連結哪種運作時刻函數庫通常隻對程式的性能産生影響。調試版本的 Runtime Library 包含了調試資訊，并采用了一些保護機制以幫助發現錯誤，是以性能不如釋出版本。編譯器提供的 Runtime Library 通常很穩定，不會造成 Release 版錯誤；倒是由于 Debug 的 Runtime Library 加強了對錯誤的檢測，如堆記憶體配置設定，有時會出現 Debug 有錯但 Release 正常的現象。應當指出的是，如果 Debug 有錯，即使 Release 正常，程式肯定是有 Bug 的，隻不過可能是 Release 版的某次運作沒有表現出來而已。  2. 優化： 這是造成錯誤的主要原因，因為關閉優化時源程式基本上是直接翻譯的，而打開優化後編譯器會作出一系列假設。這類錯誤主要有以下幾種：  (1) 幀指針(Frame Pointer)省略（簡稱 FPO ）： 在函數調用過程中，所有調用資訊（傳回位址、參數）以及自動變量都是放在棧中的。若函數的聲明與實作不同（參數、傳回值、調用方式），就會産生錯誤————但 Debug 方式下，棧的通路通過 EBP 寄存器儲存的位址實作，如果沒有發生數組越界之類的錯誤（或是越界"不多"），函數通常能正常執行；Release 方式下，優化會省略 EBP 棧基址指針，這樣通過一個全局指針通路棧就會造成傳回位址錯誤是程式崩潰。C++ 的強類型特性能檢查出大多數這樣的錯誤，但如果用了強制類型轉換，就不行了。你可以在 Release 版本中強制加入 /Oy- 編譯選項來關掉幀指針省略，以确定是否此類錯誤。此類錯誤通常有：  ● MFC 消息響應函數書寫錯誤。正确的應為 afx_msg LRESULT OnMessageOwn(WPARAM wparam, LPARAM lparam); ON_MESSAGE 宏包含強制類型轉換。防止這種錯誤的方法之一是重定義ON_MESSAGE 宏，把下列代碼加到 stdafx.h 中（在#include "afxwin.h"之後）,函數原形錯誤時編譯會報錯 #undef ON_MESSAGE #define ON_MESSAGE(message, memberFxn) / { message, 0, 0, 0, AfxSig_lwl, / (AFX_PMSG)(AFX_PMSGW)(static_cast< LRESULT (AFX_MSG_CALL / CWnd::*)(WPARAM, LPARAM) > (&memberFxn) },  (2) volatile 型變量： volatile 告訴編譯器該變量可能被程式之外的未知方式修改（如系統、其他程序和線程）。優化程式為了使程式性能提高，常把一些變量放在寄存器中（類似于 register 關鍵字），而其他程序隻能對該變量所在的記憶體進行修改，而寄存器中的值沒變。如果你的程式是多線程的，或者你發現某個變量的值與預期的不符而你确信已正确的設定了，則很可能遇到這樣的問題。這種錯誤有時會表現為程式在最快優化出錯而最小優化正常。把你認為可疑的變量加上 volatile 試試。  (3) 變量優化： 優化程式會根據變量的使用情況優化變量。例如，函數中有一個未被使用的變量，在 Debug 版中它有可能掩蓋一個數組越界，而在 Release 版中，這個變量很可能被優化調，此時數組越界會破壞棧中有用的資料。當然，實際的情況會比這複雜得多。與此有關的錯誤有： ● 非法通路，包括數組越界、指針錯誤等。例如 void fn(void) { int i; i = 1; int a[4]; { int j; j = 1; } a[-1] = 1;//當然錯誤不會這麼明顯，例如下标是變量 a[4] = 1; } j 雖然在數組越界時已出了作用域，但其空間并未收回，因而 i 和 j 就會掩蓋越界。而 Release 版由于 i、j 并未其很大作用可能會被優化掉，進而使棧被破壞。  3. _DEBUG 與 NDEBUG ： 當定義了 _DEBUG 時，assert() 函數會被編譯，而 NDEBUG 時不被編譯。除此之外，VC++中還有一系列斷言宏。這包括： ANSI C 斷言 void assert(int expression ); C Runtime Lib 斷言 _ASSERT( booleanExpression ); _ASSERTE( booleanExpression ); MFC 斷言 ASSERT( booleanExpression ); VERIFY( booleanExpression ); ASSERT_VALID( pObject ); ASSERT_KINDOF( classname, pobject ); ATL 斷言 ATLASSERT( booleanExpression ); 此外，TRACE() 宏的編譯也受 _DEBUG 控制。 所有這些斷言都隻在 Debug版中才被編譯，而在 Release 版中被忽略。唯一的例外是 VERIFY() 。事實上，這些宏都是調用了 assert() 函數，隻不過附加了一些與庫有關的調試代碼。如果你在這些宏中加入了任何程式代碼，而不隻是布爾表達式（例如指派、能改變變量值的函數調用 等），那麼 Release 版都不會執行這些操作，進而造成錯誤。初學者很容易犯這類錯誤，查找的方法也很簡單，因為這些宏都已在上面列出，隻要利用 VC++ 的 Find in Files 功能在工程所有檔案中找到用這些宏的地方再一一檢查即可。另外，有些高手可能還會加入 #ifdef _DEBUG 之類的條件編譯，也要注意一下。 順便值得一提的是 VERIFY() 宏，這個宏允許你将程式代碼放在布爾表達式裡。這個宏通常用來檢查 Windows API 的傳回值。有些人可能為這個原因而濫用 VERIFY() ，事實上這是危險的，因為 VERIFY() 違反了斷言的思想，不能使程式代碼和調試代碼完全分離，最終可能會帶來很多麻煩。是以，專家們建議盡量少用這個宏。 4. /GZ 選項：這個選項會做以下這些事  (1) 初始化記憶體和變量。包括用 0xCC 初始化所有自動變量，0xCD ( Cleared Data ) 初始化堆中配置設定的記憶體（即動态配置設定的記憶體，例如 new ），0xDD ( Dead Data ) 填充已被釋放的堆記憶體（例如 delete ），0xFD( deFencde Data ) 初始化受保護的記憶體（debug 版在動态配置設定記憶體的前後加入保護記憶體以防止越界通路），其中括号中的詞是微軟建議的助記詞。這樣做的好處是這些值都很大，作為指針是不可能的（而且 32 位系統中指針很少是奇數值，在有些系統中奇數的指針會産生運作時錯誤），作為數值也很少遇到，而且這些值也很容易辨認，是以這很有利于在 Debug 版中發現 Release 版才會遇到的錯誤。要特别注意的是，很多人認為編譯器會用 0 來初始化變量，這是錯誤的（而且這樣很不利于查找錯誤）。 (2) 通過函數指針調用函數時，會通過檢查棧指針驗證函數調用的比對性。（防止原形不比對）  (3) 函數傳回前檢查棧指針，确認未被修改。（防止越界通路和原形不比對，與第二項合在一起可大緻模拟幀指針省略 FPO ） 通常 /GZ 選項會造成 Debug 版出錯而 Release 版正常的現象，因為 Release 版中未初始化的變量是随機的，這有可能使指針指向一個有效位址而掩蓋了非法通路。 除此之外，/Gm /GF 等選項造成錯誤的情況比較少，而且他們的效果顯而易見，比較容易發現。  三、怎樣"調試" Release 版的程式  遇到 Debug 成功但 Release 失敗，顯然是一件很沮喪的事，而且往往無從下手。如果你看了以上的分析，結合錯誤的具體表現，很快找出了錯誤，固然很好。但如果一時找不出，以下給出了一些在這種情況下的政策。  1. 前面已經提過，Debug 和 Release 隻是一組編譯選項的差别，實際上并沒有什麼定義能區分二者。我們可以修改 Release 版的編譯選項來縮小錯誤範圍。如上所述，可以把 Release 的選項逐個 注：那篇文章到此就完了，好像還有一些沒了。 在VC中當整個工程較大時，軟體時常為出現在DEBUG狀态下能運作而在RELEASE狀态下無法運作的情況。由于開發者通常在DEBUG狀态下開發軟體，是以這種情況時常是在我們辛苦工作一兩個月後，滿懷信心的準備将軟體發行時發生。為了避免無謂的損失，我們最好進行以下的檢查: 1、時常測試軟體的兩種版本。  2、不要輕易将問題歸結為DEBUG/RELEASE問題，除非你已經充分對兩種版本進行了測試。  3、預處理的不同，也有可能引起這樣的問題。出現問題的一種可能性是在不同版本的編譯間定義了不同的預處理标記。請對你的DEBUG版本的軟體試一下以下改動： 在"Project Setting(ALT-F7)" 中的C/C++項中設定目錄(category)為"General"，并且改動"_DEBUG"定義為"NDEBUG". 設定目錄為"Preprocessor"并且添加定義"_DEBUG到"Undefined Symbols"輸入框. 選擇Rebuild ALL,重新編譯. 如果經過編譯的程式産生了問題，請對代碼進行如下改動： 将ASSERT() 改為 VERIFY(). 找出定義在"#ifdef _DEBUG"中的代碼，如果在RELEASE版本中需要這些代碼請将他們移到定義外。 查找TRACE(...)中代碼，因為這些代碼在RELEASE中也不被編譯。 是以請認真檢查那些在RELEASE中需要的代碼是否并沒有被便宜。 4、變量的初始化所帶來的不同，在不同的系統，或是在DEBUG/RELEASE版本間都存在這樣的差異，是以請對變量進行初始化。  5、是否在編譯時已經有了警告?請将警告級别設定為3或4,然後保證在編譯時沒有警告出現.  6、是否改動了資源檔案.  7、此外對RELEASE版本的軟體也可以進行調試，請做如下改動： 在"Project Settings" 中 "C++/C " 項目下設定 "category" 為 "General" 并且将"Debug Info"設定為 "Program Database". 在"Link"項目下選中"Generate Debug Info"檢查框。 "Rebuild All" 如此做法會産生的一些限制： 無法獲得在MFC DLL中的變量的值。 必須對該軟體所使用的所有DLL工程都進行改動。  另： MS BUG：MS的一份技術文檔中表明，在VC5中對于DLL的"Maximize Speed"優化選項并未被完全支援，是以這将會引起記憶體錯誤并導緻程式崩潰