關於Debug和Release之本質區別的討論本文主要包含如下內容:

關於Debug和Release之本質區別的討論本文主要包含如下內容:
1. Debug 和 Release 編譯方式的本質區別
2. 哪些情況下 Release 版會出錯
2. 怎樣“調試” Release 版的程序

一、Debug 和 Release 編譯方式的本質區別
Debug 通常稱爲調試版本,它包含調試信息,並且不作任何優化,便於程序員調試程
序。Release 稱爲發佈版本,它往往是進行了各種優化,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 Rele
ase 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" 相當於 #define _DEBUG,打開編譯調試代碼開關(主要針對
assert函數)
/ZI 創建 Edit and continue(編輯繼續)數據庫,這樣在調試過
程中如果修改了源代碼不需重新編譯
/GZ 可以幫助捕獲內存錯誤
/Gm 打開最小化重鏈接開關,減少鏈接時間

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,從而得到優化過的調
試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

1. Runtime Library:

2. 優化:這類錯誤主要有以下幾種:

(1) 幀指針(Frame Pointer)省略(簡稱 FPO ):在函數調用過程中,所有調用信息
(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 寄存器
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”),函數通常能
正常執行;Release 方式下,優化會省略 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序崩潰。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。
(2) volatile 型變量:volatile 告訴編譯器該變量可能被程序之外的未知方式修改
(如系統、其他進程和線程)。

(3) 變量優化:優化程序會根據變量的使用情況優化變量。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
很可能被優化調,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:

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。

4. /GZ 選項:這個選項會做以下這些事

(1) 初始化內存和變量。
(2) 通過函數指針調用函數時,會通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.

三、怎樣“調試” Release 版的程序

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 的選項逐個改爲與之相對的 Debug 選項,如 /MD 改爲 /MDd、/O1 改爲 /Od
,或運行時間優化改爲程序大小優化。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.你也可以像 Debug 一樣調試你的 Release 版,只要加入調試符號。在 Project/S
ettings... 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)。

 

I.        內存分配問題

1.          變量未初始化。下面的程序在debug中運行的很好。

      thing * search(thing * something)
        BOOL found;
        for(int i = 0; i < whatever.GetSize(); i++)
          {
          if(whatever[i]->field == something->field)
            { /* found it */
              found = TRUE;
              break;
            } /* found it */
          }
    if(found)
            return whatever[i];
    else
            return NULL;
而在release中卻不行,因爲debug中會自動給變量初始化found=FALSE,而在release版中則不會。所以儘可能的給變量、類或結構初始化。

2.            數據溢出的問題

        如:char buffer[10];
            int counter;

      lstrcpy(buffer, "abcdefghik");

在debug 版中buffer的NULL覆蓋了counter的高位,但是除非counter>16M,什麼問題也沒有。但是在release版中, counter可能被放在寄存器中,這樣NULL就覆蓋了buffer下面的空間,可能就是函數的返回地址,這將導致ACCESS ERROR。

3.        DEBUG版和RELEASE版的內存分配方式是不同的 。如果你在DEBUG版中申請  ele 爲 6*sizeof(DWORD)=24bytes,實際上分配給你的是32bytes(debug版以32bytes爲單位分配),而在release版,分配給你的就是24bytes(release版以8bytes爲單位),所以在debug版中如果你寫ele[6],可能不會有什麼問題,而在release版中,就有ACCESS VIOLATE。

II.      ASSERT和VERIFY

1.        ASSERT在Release版本中是不會被編譯的。

ASSERT宏是這樣定義的

        #ifdef _DEBUG
        #define ASSERT(x) if( (x) == 0) report_assert_failure()
        #else
        #define ASSERT(x)
        #endif
        實際上覆雜一些,但無關緊要。假如你在這些語句中加了程序中必須要有的代碼
比如

ASSERT(pNewObj = new CMyClass);

pNewObj->MyFunction();

這種時候Release版本中的pNewObj不會分配到空間

所以執行到下一個語句的時候程序會報該程序執行了非法操作的錯誤。這時可以用VERIFY :

        #ifdef _DEBUG
        #define VERIFY(x) if( (x) == 0) report_assert_failure()
    #else
        #define VERIFY(x) (x)
        #endif
這樣的話,代碼在release版中就可以執行了。

III.  參數問題:

自定義消息的處理函數,必須定義如下:

afx_msg LRESULT OnMyMessage(WPARAM, LPARAM);

返回值必須是HRESULT型,否則Debug會過,而Release出錯

IV.  內存分配

保證數據創建和清除的統一性:如果一個DLL提供一個能夠創建數據的函數,那麼這個DLL同時應該提供一個函數銷燬這些數據。數據的創建和清除應該在同一個層次上。

V.    DLL的災難

人們將不同版本DLL混合造成的不一致性形象的稱爲 “動態連接庫的地獄“(DLL Hell) ,甚至微軟自己也這麼說(http://msdn.microsoft.com/library/techart/dlldanger1.htm)。

      如果你的程序使用你自己的DLL時請注意:

1.      不能將debug和release版的DLL混合在一起使用。debug都是debug版,release版都是release版。

解決辦法是將debug和release的程序分別放在主程序的debug和release目錄下


2.        千萬不要以爲靜態連接庫會解決問題,那隻會使情況更糟糕。

VI.  RELEASE板中的調試 :

1.        將ASSERT() 改爲 VERIFY() 。找出定義在"#ifdef _DEBUG"中的代碼,如果在RELEASE版本中需要這些代碼請將他們移到定義外。查找TRACE(...)中代碼,因爲這些代碼在RELEASE中也不被編譯。 請認真檢查那些在RELEASE中需要的代碼是否並沒有被便宜。

2.        變量的初始化所帶來的不同,在不同的系統,或是在DEBUG/RELEASE版本間都存在這樣的差異,所以請對變量進行初始化。

3.        是否在編譯時已經有了警告?請將警告級別設置爲3或4,然後保證在編譯時沒有警告出現.

VII.  將Project Settings" 中 "C++/C " 項目下優化選項改爲Disbale(Debug)。編譯器的優化可能導致許多意想不到的錯誤,請參考http://www.pgh.net/~newcomer/debug_release.htm

1.        此外對RELEASE版本的軟件也可以進行調試,請做如下改動:

在"Project Settings" 中 "C++/C " 項目下設置 "category" 爲 "General" 並且將"Debug Info"設置爲 "Program Database"。

在"Link"項目下選中"Generate Debug Info"檢查框。

"Rebuild All"

如此做法會產生的一些限制:

無法獲得在MFC DLL中的變量的值。

必須對該軟件所使用的所有DLL工程都進行改動。

另:

MS BUG:MS的一份技術文檔中表明,在VC5中對於DLL的"Maximize Speed"優化選項並未被完全支持,因此這將會引起內存錯誤並導致程序崩潰。

2.        www.sysinternals.com有一個程序DebugView,用來捕捉OutputDebugString的輸出,運行起來後(估計是自設爲system debugger)就可以觀看所有程序的OutputDebugString的輸出。此後,你可以脫離VC來運行你的程序並觀看調試信息。

3.        有一個叫Gimpel Lint的靜態代碼檢查工具,據說比較好用。http://www.gimpel.com 不過要化$的。

參考文獻:

1)        http://www.cygnus-software.com/papers/release_debugging.html

2)        http://www.pgh.net/~newcomer/debug_release.htm


 

在VC 中當整個工程較大時,軟件時常爲出現在DEBUG狀態下能運行而在RELEASE狀態下無法運行的情況。由於開發者通常在DEBUG狀態下開發軟件,所以這種情況時常是在我們辛苦工作一兩個月後,滿懷信心的準備將軟件發行時發生。爲了避免無謂的損失,我們最好進行以下的檢查:

1、時常測試軟件的兩種版本。

2、不要輕易將問題歸結爲DEBUG/RELEASE問題,除非你已經充分對兩種版本進行了測試。

3、預處理的不同,也有可能引起這樣的問題。
出現問題的一種可能性是在不同版本的編譯間定義了不同的預處理標記。請對你的DEBUG版本的軟件試一下以下改動:

在"Project Setting(ALT-F7)" 中的C/C++項中設置目錄(category)爲"General",並且改動"_DEBUG"定義爲"NDEBUG".
設置目錄爲"Preprocessor"並且添加定義"_DEBUG到"Undefined Symbols"輸入框.
選擇Rebuild ALL,重新編譯.
如果經過編譯的程序產生了問題,請對代碼進行如下改動:
將ASSERT() 改爲 VERIFY()。因爲ASSERT中的內容在Release版本中不被編譯。
找出定義在"#ifdef _DEBUG"中的代碼,如果在RELEASE版本中需要這些代碼請將他們移到定義外。
查找TRACE(...)中代碼,因爲這些代碼在RELEASE中也不被編譯。
所以請認真檢查那些在RELEASE中需要的代碼是否並沒有被編譯。

4、變量的初始化所帶來的不同,在不同的系統,或是在DEBUG/RELEASE版本間都存在這樣的差異,所以請對變量進行初始化。

5、是否在編譯時已經有了警告?請將警告級別設置爲3或4,然後保證在編譯時沒有警告出現.

6、是否改動了資源文件.

7、此外對RELEASE版本的軟件也可以進行調試,請做如下改動:

在"Project Settings" 中 "C++/C " 項目下設置 "category" 爲 "General" 並且將"Debug Info"設置爲 "Program Database".
在"Link"項目下選中"Generate Debug Info"檢查框。
"Rebuild All"
如此做法會產生的一些限制:
無法獲得在MFC DLL中的變量的值。
必須對該軟件所使用的所有DLL工程都進行改動。


另:
MS BUG:MS的一份技術文檔中表明,在VC5中對於DLL的"Maximize Speed"優化選項並未被完全支持,因此這將會引起內存錯誤並導致程序崩潰。

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