一、Debug和Release編譯方式的本質區別
Debug通常稱為除錯版本,它包含除錯資訊,並且不作任何優化,便於程式師除錯程式。Release稱為發佈版本,它往往是進行了各種優化,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:
Release 版本:
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,從而得到優化過的除錯版本或是帶跟蹤語句的發佈版本。
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版錯誤是怎樣產生的:
- Runtime Library
- 優化
(1) 幀指標(Frame Pointer)省略(簡稱FPO):在函數調用過程中,所有調用資訊(返回位址、參數)以及自動變數都是放在stack中的。若函數的聲明與實現不同(參數、返回值、調用方式),就會產生錯誤,但Debug方式下,heap的訪問通過EBP寄存器保存的位址實現,如果沒有發生陣列越界之類的錯誤(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 heap基址指標,這樣通過一個全域指標訪問heap就會造成返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標省略,以確定是否此類錯誤。
(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、其他進程和線程)。優化程式為了使程式性能提高,常把一些變數放在寄存器中(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,或者你發現某個變數的值與預期的不符而你確信已正確的設置了,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。把你認為可疑的變數加上volatile試試。
(3) 變數優化:優化程式會根據變數的使用情況優化變數。例如,函數中有一個未被使用的變數,在 Debug版中它有可能掩蓋一個陣列越界,而在Release版中,這個變數很可能被優化掉,此時陣列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訪問,包括陣列越界、指標錯誤等。
- _DEBUG與 NDEBUG
順便值得一提的是VERIFY()巨集,這個巨集允許你將程式碼放在布林運算式裏。這個巨集通常用來檢查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,不能使程式碼和除錯代碼完全分離,最終可能會帶來很多麻煩。因此,專家們建議儘量少用這個巨集。
- /GZ選項
(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heap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heap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,作為指標是不可能的(而且32位元系統中指標很少是奇數值,在有些系統中奇數的指標會產生運行時錯誤),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)。
(3)函數返回前檢查stack指標,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標省略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,這有可能使指標指向一個有效位址而掩蓋了非法訪問。
- /Gm和/GF
三、怎樣“除錯”Release版的程式
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,或運行時間優化改為程式大小優化。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Project\Settings...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資訊,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會帶來很多冗餘資訊,如未使用的函數參數警告,而很多消息處理函數都會忽略某些參數。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) //設置警告級別為 /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一樣除錯你的Release版,只要加入除錯符號。在Project/Settings...中,選中Settingsfor”Win32 Release“,選中C/C++標籤,Category選General,DebugInfo選Program Database。在Link標籤Project options最後加上”/OPT:REF”(引號不要輸入)。這樣除錯器就能使用pdb檔中的除錯符號。但除錯時你會發現中斷點很難設置,變數也很難找到,因為這些都被優化過了。不過令人慶幸的是,Call Stack視窗仍然工作正常,即使幀指標被優化,heap資訊(特別是返回位址)仍然能找到。這對定位錯誤很有幫助。
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