關於Debug和Release之本質區別的討論

2021-09-30 13:14:58 字數 4264 閱讀 3909

原諒**:

另參見,vc-debug-release出錯的問題解決辦法

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,便於程式設計師除錯程式。release 稱為發布版本,它往往是進行了各種優化,使得程式在**大小和執行速度上都是最優的,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(除錯版本的執行時刻函式庫)

/od 關閉優化開關

/d "_debug" 相當於 #define _debug,開啟編譯除錯**開關(主要針對

assert函式)

/zi 建立 edit and continue(編輯繼續)資料庫,這樣在除錯過

程中如果修改了源**不需重新編譯

/gz 可以幫助捕獲記憶體錯誤

/gm 開啟最小化重鏈結開關,減少鏈結時間

release 版本:

/md /ml 或 /mt 使用發布版本的執行時刻函式庫

/o1 或 /o2 優化開關,使程式最小或最快

/d "ndebug" 關閉條件編譯除錯**開關(即不編譯assert函式)

/gf 合併重複的字串,並將字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,從而得到優化過的除錯版本或是帶跟蹤語句的發布版本。

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

1. runtime library:鏈結哪種執行時刻函式庫通常只對程式的效能產生影響。除錯版本的 runtime library 包含了除錯資訊,並採用了一些保護機制以幫助發現錯誤,因此效能不如發布版本。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 版的某次執行沒有表現出來而已。

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,而開啟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) 幀指標(frame pointer)省略(簡稱 fpo ):在函式呼叫過程中,所有呼叫資訊(返回位址、引數)以及自動變數都是放在棧中的。若函式的宣告與實現不同(引數、返回值、呼叫方式),就會產生錯誤 ————但 debug 方式下,棧的訪問通過 ebp 暫存器儲存的位址實現,如果沒有發生陣列越界之類的錯誤(或是越界「不多」),函式通常能正常執行;release 方式下,優化會省略 ebp 棧基址指標,這樣通過乙個全域性指標訪問棧就會造成返回位址錯誤是程式崩潰。c++ 的強型別特性能檢查出大多數這樣的錯誤,但如果用了強制型別轉換,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。此類錯誤通常有:

● mfc 訊息響應函式書寫錯誤。正確的應為

afx_msg lresult onmessageown(wparam wparam, lparam lparam);

on_message 巨集包含強制型別轉換。防止這種錯誤的方法之一是重定義 on_message 巨集,把下列**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) ,

(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、其他程序和執行緒)。優化程式為了使程式效能提高,常把一些變數放在暫存器中(類似於 register 關鍵字),而其他程序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,函式中有乙個未被使用的變數,在 debug 版中它有可能掩蓋乙個陣列越界,而在 release 版中,這個變數很可能被優化調,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。例如

void fn(void)

a[-1] = 1;//當然錯誤不會這麼明顯,例如下標是變數

a[4] = 1;

}

j 雖然在陣列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優化掉,從而使棧被破壞。

3. _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++中還有一系列斷言巨集。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() 巨集的編譯也受 _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,這些巨集都是呼叫了 assert() 函式,只不過附加了一些與庫有關的除錯**。如果你在這些巨集中加入了任何程式**,而不只是布林表示式(例如賦值、能改變變數值的函式呼叫 等),那麼 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,查詢的方法也很簡單,因為這些巨集都已在上面列出,只要利用 vc++ 的 find in files 功能在工程所有檔案中找到用這些巨集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() 巨集,這個巨集允許你將程式**放在布林表示式裡。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**和除錯**完全分離,最終可能會帶來很多麻煩。因此,專家們建議盡量少用這個巨集。

4. /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),其中括號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執行時錯誤),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詢錯誤)。

(2) 通過函式指標呼叫函式時,會通過檢查棧指標驗證函式呼叫的匹配性。(防止原形不匹配)

(3) 函式返回前檢查棧指標,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乙個有效位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。

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