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淡忘邻人

二十七,始发愤

 
 
 

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VS2008:Debug&Release解析  

2010-05-12 11:32:54|  分类: C# |  标签: |举报 |字号 订阅

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一、Debug 和 Release 编译方式的本质区别

Debug 通常称为调试版本,它包含调试信息,并且不作任何优化,便于程序员调试程序。

Release 称为发布版本,它往往是进行了各种优化,使得程序在代码大小和运行速度上都

是最优的,以便用户很好地使用。

Debug 和 Release 的真正秘密,在于一组编译选项。下面列出了分别针对二者的选项(当

然除此之外还有其他一些,如/Fd /Fo,但区别并不重要,通常他们也不会引起 Release

版错误,在此不讨论)

Debug 版本:

/MDd /MLd 或 /MTd 使用 Debug runtime library(调试版本的运行时刻函数库)

/Od 关闭优化开关

/D "_DEBUG" 相当于 #define _DEBUG,打开编译调试代码开关(主要针对

assert函数)

/ZI 创建 Edit and continue(编辑继续)数据库,这样在调试过程中如果修改了源代码不需重新编译

/GZ 可以帮助捕获内存错误

/Gm 打开最小化重链接开关,减少链接时间

Release 版本:

/MD /ML 或 /MT 使用发布版本的运行时刻函数库

/O1 或 /O2 优化开关,使程序最小或最快

/D "NDEBUG" 关闭条件编译调试代码开关(即不编译assert函数)

/GF 合并重复的字符串,并将字符串常量放到只读内存,防止

被修改

实际上,Debug 和 Release 并没有本质的界限,他们只是一组编译选项的集合,编译器只

是按照预定的选项行动。事实上,我们甚至可以修改这些选项,从而得到优化过的调试版

本或是带跟踪语句的发布版本。

二、哪些情况下 Release 版会出错

有了上面的介绍,我们再来逐个对照这些选项看看 Release 版错误是怎样产生的

1. Runtime Library:链接哪种运行时刻函数库通常只对程序的性能产生影响。调试版本

的 Runtime Library 包含了调试信息,并采用了一些保护机制以帮助发现错误,因此性能

不如发布版本。编译器提供的 Runtime Library 通常很稳定,不会造成 Release 版错误

;倒是由于 Debug 的 Runtime Library 加强了对错误的检测,如堆内存分配,有时会出

现 Debug 有错但 Release 正常的现象。应当指出的是,如果 Debug 有错,即使 Releas

e 正常,程序肯定是有 Bug 的,只不过可能是 Release 版的某次运行没有表现出来而已

2. 优化:这是造成错误的主要原因,因为关闭优化时源程序基本上是直接翻译的,而打开

优化后编译器会作出一系列假设。这类错误主要有以下几种:

(1) 帧指针(Frame Pointer)省略(简称 FPO ):在函数调用过程中,所有调用信息(返

回地址、参数)以及自动变量都是放在栈中的。若函数的声明与实现不同(参数、返回值

、调用方式),就会产生错误————但 Debug 方式下,栈的访问通过 EBP 寄存器保存

的地址实现,如果没有发生数组越界之类的错误(或是越界“不多”),函数通常能正常

执行;Release 方式下,优化会省略 EBP 栈基址指针,这样通过一个全局指针访问栈就会

造成返回地址错误使程序崩溃。C++ 的强类型特性能检查出大多数这样的错误,但如果用

了强制类型转换,就不行了。你可以在 Release 版本中强制加入 /Oy- 编译选项来关掉帧

指针省略,以确定是否此类错误。此类错误通常有:

● MFC 消息响应函数书写错误。正确的应为

afx_msg LRESULT OnMessageOwn(WPARAM wparam, LPARAM lparam);

ON_MESSAGE 宏包含强制类型转换。防止这种错误的方法之一是重定义 ON_MESSAGE 宏,把

下列代码加到 stdafx.h 中(在#include "afxwin.h"之后),函数原形错误时编译会报错

#undef ON_MESSAGE

#define ON_MESSAGE(message, memberFxn) { message, 0, 0, 0, AfxSig_lwl, (AFX_PM

SG)(AFX_PMSGW)(static_cast< LRESULT (AFX_MSG_CALL CWnd::*)(WPARAM, LPARAM) > (

&memberFxn) },

(2) volatile 型变量:volatile 告诉编译器该变量可能被程序之外的未知方式修改(如

系统、其他进程和线程)。优化程序为了使程序性能提高,常把一些变量放在寄存器中(

类似于 register 关键字),而其他进程只能对该变量所在的内存进行修改,而寄存器中

的值没变。如果你的程序是多线程的,或者你发现某个变量的值与预期的不符而你确信已

正确的设置了,则很可能遇到这样的问题。这种错误有时会表现为程序在最快优化出错而

最小优化正常。把你认为可疑的变量加上 volatile 试试。

(3) 变量优化:优化程序会根据变量的使用情况优化变量。例如,函数中有一个未被使用

的变量,在 Debug 版中它有可能掩盖一个数组越界,而在 Release 版中,这个变量很可

能被优化调,此时数组越界会破坏栈中有用的数据。当然,实际的情况会比这复杂得多。

与此有关的错误有:

● 非法访问,包括数组越界、指针错误等。例如

void fn(void)

{

int i;

i = 1;

int a[4];

{

int j;

j = 1;

}

a[-1] = 1;//当然错误不会这么明显,例如下标是变量

a[4] = 1;

}

j 虽然在数组越界时已出了作用域,但其空间并未收回,因而 i 和 j 就会掩盖越界。而

Release 版由于 i、j 并未其很大作用可能会被优化掉,从而使栈被破坏。

3. _DEBUG 与 NDEBUG :当定义了 _DEBUG 时,assert() 函数会被编译,而 NDEBUG 时不

被编译。除此之外,VC++中还有一系列断言宏。这包括:

ANSI C 断言 void assert(int expression );

C Runtime Lib 断言 _ASSERT( booleanExpression );

MFC 断言 ASSERT( booleanExpression );

VERIFY( booleanExpression );

ASSERT_VALID( pObject );

ASSERT_KINDOF( classname, pobject );

ATL 断言 ATLASSERT( booleanExpression );

此外,TRACE() 宏的编译也受 _DEBUG 控制。

所有这些断言都只在 Debug版中才被编译,而在 Release 版中被忽略。唯一的例外是 VE

RIFY() 。事实上,这些宏都是调用了 assert() 函数,只不过附加了一些与库有关的调试

代码。如果你在这些宏中加入了任何程序代码,而不只是布尔表达式(例如赋值、能改变

变量值的函数调用 等),那么 Release 版都不会执行这些操作,从而造成错误。初学者

很容易犯这类错误,查找的方法也很简单,因为这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这些宏的地方再一一检查即可。另外,有

些高手可能还会加入 #ifdef _DEBUG 之类的条件编译,也要注意一下。

顺便值得一提的是 VERIFY() 宏,这个宏允许你将程序代码放在布尔表达式里。这个宏通

常用来检查 Windows API 的返回值。有些人可能为这个原因而滥用 VERIFY() ,事实上这

是危险的,因为 VERIFY() 违反了断言的思想,不能使程序代码和调试代码完全分离,最

终可能会带来很多麻烦。因此,专家们建议尽量少用这个宏。

4. /GZ 选项:这个选项会做以下这些事

(1) 初始化内存和变量。包括用 0xCC 初始化所有自动变量,0xCD ( Cleared Data ) 初

始化堆中分配的内存(即动态分配的内存,例如 new ),0xDD ( Dead Data ) 填充已被

释放的堆内存(例如 delete ),0xFD( deFencde Data ) 初始化受保护的内存(debug

版在动态分配内存的前后加入保护内存以防止越界访问),其中括号中的词是微软建议的

助记词。这样做的好处是这些值都很大,作为指针是不可能的(而且 32 位系统中指针很

少是奇数值,在有些系统中奇数的指针会产生运行时错误),作为数值也很少遇到,而且

这些值也很容易辨认,因此这很有利于在 Debug 版中发现 Release 版才会遇到的错误。

要特别注意的是,很多人认为编译器会用 0 来初始化变量,这是错误的(而且这样很不利

于查找错误)。

(2) 通过函数指针调用函数时,会通过检查栈指针验证函数调用的匹配性。(防止原形不

匹配)

(3) 函数返回前检查栈指针,确认未被修改。(防止越界访问和原形不匹配,与第二项合

在一起可大致模拟帧指针省略 FPO )

通常 /GZ 选项会造成 Debug 版出错而 Release 版正常的现象,因为 Release 版中未初

始化的变量是随机的,这有可能使指针指向一个有效地址而掩盖了非法访问。

除此之外,/Gm /GF 等选项造成错误的情况比较少,而且他们的效果显而易见,比较容易

发现。

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