Visual C++ Debug 與 Release版本區別

Debug 一般稱爲調試版本，它包含調試信息，而且不做任何優化，便於程序員調試程序。Release 稱爲發佈版本，它每每是進行了各類優化，使得程序在代碼大小和運行速度上都是最優的，以便用戶很好地使用。
    Debug 和 Release 的真正祕密，在於一組編譯選項。下面列出了分別針對兩者的選項（固然除此以外還有其餘一些，如/Fd /Fo，但區別並不重要，一般他們也不會引發 Release 版錯誤，在此不討論）
    
Debug 版本：
 /MDd /MLd 或 /MTd   使用 Debug runtime library(調試版本的運行時刻函數庫)
 /Od                 關閉優化開關
 /D "_DEBUG"         至關於 #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)數據庫，這樣在調試過
                     程中若是修改了源代碼不需從新編譯
 /GZ                 能夠幫助捕獲內存錯誤
 /Gm                 打開最小化重連接開關，減小連接時間
                     
Release 版本：       
 /MD /ML 或 /MT      使用發佈版本的運行時刻函數庫
 /O1 或 /O2          優化開關，使程序最小或最快
 /D "NDEBUG"         關閉條件編譯調試代碼開關(即不編譯assert函數)
 /GF                 合併重複的字符串，並將字符串常量放到只讀內存，防止
                     被修改

    實際上，Debug 和 Release 並無本質的界限，他們只是一組編譯選項的集合，編譯器只是按照預約的選項行動。事實上，咱們甚至能夠修改這些選項，從而獲得優化過的調試版本或是帶跟蹤語句的發佈版本。
    
2、哪些狀況下 Release 版會出錯

    有了上面的介紹，咱們再來逐個對照這些選項看看 Release 版錯誤是怎樣產生的
    
 1. Runtime Library：連接哪一種運行時刻函數庫一般只對程序的性能產生影響。調試版本的 Runtime Library 包含了調試信息，並採用了一些保護機制以幫助發現錯誤，所以性能不如發佈版本。編譯器提供的 Runtime Library 一般很穩定，不會形成 Release 版錯誤；卻是因爲 Debug 的 Runtime Library 增強了對錯誤的檢測，如堆內存分配，有時會出現 Debug 有錯但 Release 正常的現象。應當指出的是，若是 Debug 有錯，即便 Release 正常，程序確定是有 Bug 的，只不過多是 Release 版的某次運行沒有表現出來而已。
 
 2. 優化：這是形成錯誤的主要緣由，由於關閉優化時源程序基本上是直接翻譯的，而打開優化後編譯器會做出一系列假設。這類錯誤主要有如下幾種：
 
    (1) 幀指針(Frame Pointer)省略（簡稱 FPO ）：在函數調用過程當中，全部調用信息（返回地址、參數）以及自動變量都是放在棧中的。若函數的聲明與實現不一樣（參數、返回值、調用方式），就會產生錯誤————但 Debug 方式下，棧的訪問經過 EBP 寄存器保存的地址實現，若是沒有發生數組越界之類的錯誤（或是越界「很少」），函數一般能正常執行；Release 方式下，優化會省略 EBP 棧基址指針，這樣經過一個全局指針訪問棧就會形成返回地址錯誤是程序崩潰。C++ 的強類型特性能檢查出大多數這樣的錯誤，但若是用了強制類型轉換，就不行了。你能夠在 Release 版本中強制加入 /Oy- 編譯選項來關掉幀指針省略，以肯定是否此類錯誤。此類錯誤一般有：
     
     ● MFC 消息響應函數書寫錯誤。正確的應爲
      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"以後）,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序以外的未知方式修改（如系統、其餘進程和線程）。優化程序爲了使程序性能提升，常把一些變量放在寄存器中（相似於 register 關鍵字），而其餘進程只能對該變量所在的內存進行修改，而寄存器中的值沒變。若是你的程序是多線程的，或者你發現某個變量的值與預期的不符而你確信已正確的設置了，則極可能遇到這樣的問題。這種錯誤有時會表現爲程序在最快優化出錯而最小優化正常。把你認爲可疑的變量加上 volatile 試試。
    
    (3) 變量優化：優化程序會根據變量的使用狀況優化變量。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，這個變量極可能被優化調，此時數組越界會破壞棧中有用的數據。固然，實際的狀況會比這複雜得多。與此有關的錯誤有：
     ● 非法訪問，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;//固然錯誤不會這麼明顯，例以下標是變量
           a[4] = 1;
         }
       j 雖然在數組越界時已出了做用域，但其空間並未收回，於是 i 和 j 就會掩蓋越界。而 Release 版因爲 i、j 並未其很大做用可能會被優化掉，從而使棧被破壞。

3. _DEBUG 與 NDEBUG ：當定義了 _DEBUG 時，assert() 函數會被編譯，而 NDEBUG 時不被編譯。除此以外，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。

全部這些斷言都只在 Debug版中才被編譯，而在 Release 版中被忽略。惟一的例外是 VERIFY() 。事實上，這些宏都是調用了 assert() 函數，只不過附加了一些與庫有關的調試代碼。若是你在這些宏中加入了任何程序代碼，而不僅是布爾表達式（例如賦值、能改變變量值的函數調用 等），那麼 Release 版都不會執行這些操做，從而形成錯誤。初學者很容易犯這類錯誤，查找的方法也很簡單，由於這些宏都已在上面列出，只要利用 VC++ 的 Find in Files 功能在工程全部文件中找到用這些宏的地方再一一檢查便可。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，這個宏容許你將程序代碼放在布爾表達式裏。這個宏一般用來檢查 Windows API 的返回值。有些人可能爲這個緣由而濫用 VERIFY() ，事實上這是危險的，由於 VERIFY() 違反了斷言的思想，不能使程序代碼和調試代碼徹底分離，最終可能會帶來不少麻煩。所以，專家們建議儘可能少用這個宏。

4. /GZ 選項：這個選項會作如下這些事

    (1) 初始化內存和變量。包括用 0xCC 初始化全部自動變量，0xCD ( Cleared Data ) 初始化堆中分配的內存（即動態分配的內存，例如 new ），0xDD ( Dead Data ) 填充已被釋放的堆內存（例如 delete ），0xFD( deFencde Data ) 初始化受保護的內存（debug 版在動態分配內存的先後加入保護內存以防止越界訪問），其中括號中的詞是微軟建議的助記詞。這樣作的好處是這些值都很大，做爲指針是不可能的（並且 32 位系統中指針不多是奇數值，在有些系統中奇數的指針會產生運行時錯誤），做爲數值也不多遇到，並且這些值也很容易辨認，所以這頗有利於在 Debug 版中發現 Release 版纔會遇到的錯誤。要特別注意的是，不少人認爲編譯器會用 0 來初始化變量，這是錯誤的（並且這樣很不利於查找錯誤）。
    (2) 經過函數指針調用函數時，會經過檢查棧指針驗證函數調用的匹配性。（防止原形不匹配）
    (3) 函數返回前檢查棧指針，確認未被修改。（防止越界訪問和原形不匹配，與第二項合在一塊兒可大體模擬幀指針省略 FPO ）
    
    一般 /GZ 選項會形成 Debug 版出錯而 Release 版正常的現象，由於 Release 版中未初始化的變量是隨機的，這有可能使指針指向一個有效地址而掩蓋了非法訪問。
    
除此以外，/Gm /GF 等選項形成錯誤的狀況比較少，並且他們的效果顯而易見，比較容易發現。

3、怎樣「調試」 Release 版的程序

    遇到 Debug 成功但 Release 失敗，顯然是一件很沮喪的事，並且每每無從下手。若是你看了以上的分析，結合錯誤的具體表現，很快找出了錯誤，當然很好。但若是一時找不出，如下給出了一些在這種狀況下的策略。
    
    1. 前面已經提過，Debug 和 Release 只是一組編譯選項的差異，實際上並無什麼定義能區分兩者。咱們能夠修改 Release 版的編譯選項來縮小錯誤範圍。如上所述，能夠把 Release 的選項逐個改成與之相對的 Debug 選項，如 /MD 改成 /MDd、/O1 改成 /Od，或運行時間優化改成程序大小優化。注意，一次只改一個選項，看改哪一個選項時錯誤消失，再對應該選項相關的錯誤，針對性地查找。這些選項在 Project/Settings... 中均可以直接經過列表選取，一般不要手動修改。因爲以上的分析已至關全面，這個方法是最有效的。

    2. 在編程過程當中就要時常注意測試 Release 版本，以避免最後代碼太多，時間又很緊。
    
    3. 在 Debug 版中使用 /W4 警告級別，這樣能夠從編譯器得到最大限度的錯誤信息，好比 if( i =0 )就會引發 /W4 警告。不要忽略這些警告，一般這是你程序中的 Bug 引發的。但有時 /W4 會帶來不少冗餘信息，如 未使用的函數參數 警告，而不少消息處理函數都會忽略某些參數。咱們能夠用
      #progma warning(disable: 4702) //禁止
      //...
      #progma warning(default: 4702) //從新容許
來暫時禁止某個警告，或使用
      #progma warning(push, 3) //設置警告級別爲 /W3
      //...
      #progma warning(pop) //重設爲 /W4
來暫時改變警告級別，有時你能夠只在認爲可疑的那一部分代碼使用 /W4。

    4.你也能夠像 Debug 同樣調試你的 Release 版，只要加入調試符號。在 Project/Settings... 中，選中 Settings for "Win32 Release"，選中 C/C++ 標籤，Category 選 General，Debug Info 選 Program Database。再在 Link 標籤 Project options  最後加上 "/OPT:REF" (引號不要輸)。這樣調試器就能使用 pdb 文件中的調試符號。但調試時你會發現斷點很難設置，變量也很難找到——這些都被優化過了。不過使人慶幸的是，Call Stack 窗口仍然工做正常，即便幀指針被優化，棧信息（特別是返回地址）仍然能找到。這對定位錯誤頗有幫助。