Debug通常稱為調(diào)試版本,它包含調(diào)試信息,并且不作任何優(yōu)化,便于程序員調(diào)試程序。Release稱為發(fā)布版本,它往往是進行了各種優(yōu)化,使得程序在代碼大小和運行速度上都是最優(yōu)的,以便用戶很好地使用。
Debug 和 Release 的真正秘密,在于一組編譯選項。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(qū)別并不重要,通常他們也不會引起 Release 版錯誤,在此不討論)
Debug 版本
參數(shù) 含義
/MDd /MLd 或 /MTd 使用 Debug runtime library (調(diào)試版本的運行時刻函數(shù)庫)
/Od 關(guān)閉優(yōu)化開關(guān)
/D "_DEBUG" 相當于 #define _DEBUG,打開編譯調(diào)試代碼開關(guān) (主要針對assert函數(shù))
/ZI 創(chuàng)建 Edit and continue(編輯繼續(xù))數(shù)據(jù)庫,這樣在調(diào)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(nèi)存錯誤
/Gm 打開最小化重鏈接開關(guān), 減少鏈接時間
Release 版本
參數(shù) 含義
/MD /ML 或 /MT 使用發(fā)布版本的運行時刻函數(shù)庫
/O1 或 /O2 優(yōu)化開關(guān),使程序最小或最快
/D "NDEBUG" 關(guān)閉條件編譯調(diào)試代碼開關(guān) (即不編譯assert函數(shù))
/GF 合并重復(fù)的字符串, 并將字符串常量放到只讀內(nèi)存, 防止被修改
實際上,Debug 和 Release 并沒有本質(zhì)的界限,他們只是一組編譯選項的集合,編譯器只是按照預(yù)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(yōu)化過的調(diào)試版本或是帶跟蹤語句的發(fā)布版本。
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(chǎn)生的
1、Runtime Library:鏈接哪種運行時刻函數(shù)庫通常只對程序的性能產(chǎn)生影響。調(diào)試版本的 Runtime Library 包含了調(diào)試信息,并采用了一些保護機制以幫助發(fā)現(xiàn)錯誤,因此性能不如發(fā)布版本。編譯器提供的 Runtime Library 通常很穩(wěn)定,不會造成 Release 版錯誤;倒是由于 Debug 的 Runtime Library 加強了對錯誤的檢測,如堆內(nèi)存分配,有時會出現(xiàn) Debug 有錯但 Release 正常的現(xiàn)象。應(yīng)當指出的是,如果 Debug 有錯,即使 Release 正常,程序肯定是有 Bug 的,只不過可能是 Release 版的某次運行沒有表現(xiàn)出來而已。
2、優(yōu)化:這是造成錯誤的主要原因,因為關(guān)閉優(yōu)化時源程序基本上是直接翻譯的,而打開優(yōu)化后編譯器會作出一系列假設(shè)。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(shù)調(diào)用過程中,所有調(diào)用信息(返回地址、參數(shù))以及自動變量都是放在棧中的。若函數(shù)的聲明與實現(xiàn)不同(參數(shù)、返回值、調(diào)用方式),就會產(chǎn)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(xiàn),如果沒有發(fā)生數(shù)組越界之類的錯誤(或是越界“不多”),函數(shù)通常能正常執(zhí)行;Release 方式下,優(yōu)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(shù)這樣的錯誤,但如果用了強制類型轉(zhuǎn)換,就不行了。你可以在 Release 版本中強制加入/Oy-編譯選項來關(guān)掉幀指針省略,以確定是否此類錯誤。此類錯誤通常有:MFC 消息響應(yīng)函數(shù)書寫錯誤。正確的應(yīng)為:
afx_msg LRESULT OnMessageOwn
(WPARAM wparam, LPARAM lparam);
ON_MESSAGE 宏包含強制類型轉(zhuǎn)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"之后),函數(shù)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(tǒng)、其他進程和線程)。優(yōu)化程序為了使程序性能提高,常把一些變量放在寄存器中(類似于 register 關(guān)鍵字),而其他進程只能對該變量所在的內(nèi)存進行修改,而寄存器中的值沒變。
如果你的程序是多線程的,或者你發(fā)現(xiàn)某個變量的值與預(yù)期的不符而你確信已正確的設(shè)置了,則很可能遇到這樣的問題。這種錯誤有時會表現(xiàn)為程序在最快優(yōu)化出錯而最小優(yōu)化正常。把你認為可疑的變量加上 volatile 試試。
3. 變量優(yōu)化:優(yōu)化程序會根據(jù)變量的使用情況優(yōu)化變量。例如,函數(shù)中有一個未被使用的變量,在 Debug 版中它有可能掩蓋一個數(shù)組越界,而在 Release 版中,這個變量很可能被優(yōu)化調(diào),此時數(shù)組越界會破壞棧中有用的數(shù)據(jù)。當然,實際的情況會比這復(fù)雜得多。與此有關(guān)的錯誤有非法訪問,包括數(shù)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,例如下標是變量
a[4] = 1;
}
j 雖然在數(shù)組越界時已出了作用域,但其空間并未收回,因而 i 和 j 就會掩蓋越界。而 Release 版由于 i、j 并未其很大作用可能會被優(yōu)化掉,從而使棧被破壞。
3. DEBUG 與 NDEBUG :當定義了 _DEBUG 時,assert() 函數(shù)會被編譯,而 NDEBUG 時不被編譯。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(diào)用了assert()函數(shù),只不過附加了一些與庫有關(guān)的調(diào)試代碼。如果你在這些宏中加入了任何程序代碼,而不只是布爾表達式(例如賦值、能改變變量值的函數(shù)調(diào)用等),那么Release版都不會執(zhí)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 功能在工程所有文件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,這個宏允許你將程序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,不能使程序代碼和調(diào)試代碼完全分離,最終可能會帶來很多麻煩。因此,專家們建議盡量少用這個宏。
4. /GZ 選項:這個選項會做以下這些事:
1. 初始化內(nèi)存和變量。包括用 0xCC 初始化所有自動變量,0xCD ( Cleared Data ) 初始化堆中分配的內(nèi)存(即動態(tài)分配的內(nèi)存,例如 new ),0xDD ( Dead Data ) 填充已被釋放的堆內(nèi)存(例如 delete ),0xFD( deFencde Data ) 初始化受保護的內(nèi)存(debug 版在動態(tài)分配內(nèi)存的前后加入保護內(nèi)存以防止越界訪問),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,作為指針是不可能的(而且 32 位系統(tǒng)中指針很少是奇數(shù)值,在有些系統(tǒng)中奇數(shù)的指針會產(chǎn)生運行時錯誤),作為數(shù)值也很少遇到,而且這些值也很容易辨認,因此這很有利于在 Debug 版中發(fā)現(xiàn) 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來初始化變量,這是錯誤的(而且這樣很不利于查找錯誤)。
2. 通過函數(shù)指針調(diào)用函數(shù)時,會通過檢查棧指針驗證函數(shù)調(diào)用的匹配性。(防止原形不匹配)
3. 函數(shù)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(xiàn)象,因為 Release 版中未初始化的變量是隨機的,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(fā)現(xiàn)。
怎樣“調(diào)試” Release 版的程序
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(jié)合錯誤的具體表現(xiàn),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(jīng)提過,Debug和Release只是一組編譯選項的差別,實際上并沒有什么定義能區(qū)分二者。我們可以修改Release版的編譯選項來縮小錯誤范圍。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(yōu)化改為程序大小優(yōu)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(yīng)該選項相關(guān)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。由于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,以免最后代碼太多,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,通常這是你程序中的 Bug 引起的。但有時 /W4 會帶來很多冗余信息,如 未使用的函數(shù)參數(shù) 警告,而很多消息處理函數(shù)都會忽略某些參數(shù)。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(shè)置警告級別為 /W3
//...
#progma warning(pop)
//重設(shè)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(diào)試你的Release版,只要加入調(diào)試符號。在Project/Settings... 中,選中 Settings for "Win32 Release",選中 C/C++ 標簽,Category 選 General,Debug Info 選 Program Database。再在 Link 標簽 Project options 最后加上 "/OPT:REF" (引號不要輸)。這樣調(diào)試器就能使用 pdb 文件中的調(diào)試符號。
但調(diào)試時你會發(fā)現(xiàn)斷點很難設(shè)置,變量也很難找到??這些都被優(yōu)化過了。不過令人慶幸的是,Call Stack窗口仍然工作正常,即使幀指針被優(yōu)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。
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別人原創(chuàng)的文檔,引用一下:
DEBUG和RELEASE 版本差異及調(diào)試相關(guān)問題:
. 內(nèi)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,因為debug中會自動給變量初始化found=FALSE,而在release版中則不會。所以盡可能的給變量、類或結(jié)構(gòu)初始化。
2. 數(shù)據(jù)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,什么問題也沒有。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(shù)的返回地址,這將導致ACCESS ERROR。
3. DEBUG版和RELEASE版的內(nèi)存分配方式是不同的 。如果你在DEBUG版中申請 ele 為 6*sizeof(DWORD)=24bytes,實際上分配給你的是32bytes(debug版以32bytes為單位分配), 而在release版,分配給你的就是24bytes(release版以8bytes為單位),所以在debug版中如果你寫ele[6],可能不會有什么問題,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
實際上復(fù)雜一些,但無關(guān)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(zhí)行到下一個語句的時候程序會報該程序執(zhí)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(zhí)行了。
III. 參數(shù)問題:
自定義消息的處理函數(shù),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(nèi)存分配
保證數(shù)據(jù)創(chuàng)建和清除的統(tǒng)一性:如果一個DLL提供一個能夠創(chuàng)建數(shù)據(jù)的函數(shù),那么這個DLL同時應(yīng)該提供一個函數(shù)銷毀這些數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)的創(chuàng)建和清除應(yīng)該在同一個層次上。
V. DLL的災(zāi)難
人們將不同版本DLL混合造成的不一致性形象的稱為 “動態(tài)連接庫的地獄“(DLL Hell) ,甚至微軟自己也這么說(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. 千萬不要以為靜態(tài)連接庫會解決問題,那只會使情況更糟糕。
VI. RELEASE板中的調(diào)試 :
1. 將ASSERT() 改為 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,因為這些代碼在RELEASE中也不被編譯。 請認真檢查那些在RELEASE中需要的代碼是否并沒有被便宜。
2. 變量的初始化所帶來的不同,在不同的系統(tǒng),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(jīng)有了警告?請將警告級別設(shè)置為3或4,然后保證在編譯時沒有警告出現(xiàn).
VII. 將Project Settings" 中 "C++/C " 項目下優(yōu)化選項改為Disbale(Debug)。編譯器的優(yōu)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(diào)試,請做如下改動:
在"Project Settings" 中 "C++/C " 項目下設(shè)置 "category" 為 "General" 并且將"Debug Info"設(shè)置為 "Program Database"。
在"Link"項目下選中"Generate Debug Info"檢查框。
"Rebuild All"
如此做法會產(chǎn)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(shù)文檔中表明,在VC5中對于DLL的"Maximize Speed"優(yōu)化選項并未被完全支持,因此這將會引起內(nèi)存錯誤并導致程序崩潰。
2. www.sysinternals.com有一個程序DebugView,用來捕捉OutputDebugString的輸出,運行起來后(估計是自設(shè)為system debugger)就可以觀看所有程序的OutputDebugString的輸出。此后,你可以脫離VC來運行你的程序并觀看調(diào)試信息。
3. 有一個叫Gimpel Lint的靜態(tài)代碼檢查工具,據(jù)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
posted on 2007-11-12 20:59
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2.C/C++/C#/Java