本質區別
Debug和Release編譯方式的本質區別
Debug 通常稱為調試版本,它包含調試信息,並且不作任何最佳化,便於程式設計師調試程式。
Release 稱為發布版本,它往往是進行了各種最佳化,使得程式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 的真正秘密,在於一組編譯選項。
下面列出了分別針對二者的選項
(當然除此之外還有其他一些,如/Fd /Fo,但區別並不重要,通常他們也不會引起 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式館)
/Od 關閉最佳化開關
/D "_DEBUG " 相當於 #define _DEBUG,打開編譯調試代碼開關(主要針對 assert函式)
/ZI 創建 Edit and continue(編輯繼續)資料庫,這樣在調試過 程中如果修改了原始碼不需重新編譯 /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 使用發布版本的運行時刻函式館
/O1 或 /O2 最佳化開關,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函式)
/GF 合併重複的字元串,並將字元串常量放到唯讀記憶體,防止 被修改
實際上,Debug 和 Release 並沒有本質的界限,他們只是一組編譯選項的集合,編譯器只是按照預定的選項行動。事實上,我們甚至可以修改這些選項,從而得到最佳化過的調試版本或是帶跟蹤語句的發布版本。
出錯情況
有了上面的介紹,我們再來逐個對照這些選項看看 Release 版錯誤是怎樣產生的
Runtime Library
連結哪種運行時刻函式館通常只對程式的性能產生影響。
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,因此性能不如發布版本。編譯器提供的 Runtime Library 通常很穩定,不會造成 Release 版錯誤;倒是由於 Debug 的 Runtime Library 加強了對錯誤的檢測,如堆記憶體分配,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,只不過可能是 Release 版的某次運行沒有表現出來而已。
最佳化
這是造成錯誤的主要原因,因為關閉最佳化時源程式基本上是直接翻譯的,而打開最佳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 ):
在函式調用過程中,所有調用信息(返回地址、參數)以及自動變數都是放在棧中的。
若函式的聲明與實現不同(參數、返回值、調用方式),就會產生錯誤————但 Debug 方式下,棧的訪問通過 EBP 暫存器保存的地址實現,如果沒有發生數組越界之類的錯誤(或是越界“不多”),函式通常能正常執行;Release 方式下,最佳化會省略 EBP 棧基址指針,這樣通過一個全局指針訪問棧就會造成返回地址錯誤是程式崩潰。
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,以確定是否此類錯誤。此類錯誤通常有:
● MFC 訊息回響函式書寫錯誤。
正確的應為 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),函式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 型變數:
volatile 告訴編譯器該變數可能被程式之外的未知方式修改(如系統、其他進程和執行緒)。
最佳化程式為了使程式性能提高,常把一些變數放在暫存器中(類似於 register 關鍵字),而其他進程只能對該變數所在的記憶體進行修改,而暫存器中的值沒變。
如果你的程式是多執行緒的,或者你發現某個變數的值與預期的不符而你確信已正確的設定了,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最佳化出錯而最小最佳化正常。
把你認為可疑的變數加上 volatile 試試。
(3) 變數最佳化:最佳化程式會根據變數的使用情況最佳化變數。
例如,函式中有一個未被使用的變數,在 Debug 版中它有可能掩蓋一個數組越界,而在 Release 版中,這個變數很可能被最佳化調,此時數組越界會破壞棧中有用的數據。
當然,實際的情況會比這複雜得多。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;//當然錯誤不會這么明顯,例如下標是變數
a[4] = 1;
}
j 雖然在數組越界時已出了作用域,但其空間並未收回,因而 i 和 j 就會掩蓋越界。
而 Release 版由於 i、j 並未其很大作用可能會被最佳化掉,從而使棧被破壞。
_DEBUG 與 NDEBUG
當定義了 _DEBUG 時,assert() 函式會被編譯,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。
所有這些斷言都只在 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() 函式,只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,而不只是布爾表達式(例如賦值、能改變變數值的函式調用 等),那么 Release 版都不會執行這些操作,從而造成錯誤。
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,只要利用 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,這個宏允許你將程式代碼放在布爾表達式里。這個宏通常用來檢查 Windows API 的返回值。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。因此,專家們建議儘量少用這個宏。
/GZ 選項
這個選項會做以下這些事
(1) 初始化記憶體和變數。
包括用 0xCC 初始化所有自動變數,
0xCD ( Cleared Data ) 初始化堆中分配的記憶體(即動態分配的記憶體,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 版在動態分配記憶體的前後加入保護記憶體以防止越界訪問),其中括弧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產生運行時錯誤),作為數值也很少遇到,而且這些值也很容易辨認,因此這很有利於在 Debug 版中發現 Release 版才會遇到的錯誤。
要特別注意的是,很多人認為編譯器會用 0 來初始化變數,這是錯誤的(而且這樣很不利於查找錯誤)。
(2) 通過函式指針調用函式時,會通過檢查棧指針驗證函式調用的匹配性。(防止原形不匹配)
(3) 函式返回前檢查棧指針,確認未被修改。(防止越界訪問和原形不匹配,與第二項合在一起可大致模擬幀指針省略 FPO ) 通常 /GZ 選項會造成 Debug 版出錯而 Release 版正常的現象,因為 Release 版中未初始化的變數是隨機的,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。
調試程式
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策略。
1. 前面已經提過,Debug和Release只是一組編譯選項的差別,實際上並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 的選項逐個改為與之相對的Debug選項,如/MD改為/MDd、/O1改為/Od,或運行時間最佳化改為程式大小最佳化。注意,一次只改一個選項,看改哪個選項時錯誤消失,再對應該選項相關的錯誤,針對性地查找。這些選項在ProjectSettings...中都可以直接通過列表選取,通常不要手動修改。由於以上的分析已相當全面,這個方法是最有效的。
2. 在編程過程中就要時常注意測試 Release 版本,以免最後代碼太多,時間又很緊。
3. 在 Debug 版中使用 /W4 警告級別,這樣可以從編譯器獲得最大限度的錯誤信息,比如 if( i =0 )就會引起 /W4 警告。不要忽略這些警告,通常這是你程式中的 Bug 引起的。但有時 /W4 會帶來很多冗餘信息,如 未使用的函式參數警告,而很多訊息處理函式都會忽略某些參數。我們可以用:
#progma warning(disable: 4702)
//禁止
//...
#progma warning(default: 4702)
//重新允許來暫時禁止某個警告,或使用
#progma warning(push, 3)
//設定警告級別為 /W3
//...
#progma warning(pop)
//重設為 /W4
來暫時改變警告級別,有時你可以只在認為可疑的那一部分代碼使用 /W4。
4. 你也可以像Debug一樣調試你的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 檔案中的調試符號。
但調試時你會發現斷點很難設定,變數也很難找到??這些都被最佳化過了。不過令人慶幸的是,Call Stack視窗仍然工作正常,即使幀指針被最佳化,棧信息(特別是返回地址)仍然能找到。這對定位錯誤很有幫助。