關於Debug和Release之本質區別的討論

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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