關(guān)于Debug和Release之本質(zhì)區(qū)別的討論
一、Debug 和 Release 編譯方式的本質(zhì)區(qū)別
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(jìn)行了各種優(yōu)化，使得程序在代碼大小和運(yùn)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(xiàng)。下面列出了分別針對二者的選項(xiàng)（當(dāng)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：
/MDd /MLd 或 /MTd 使用 Debug runtime library(調(diào)試版本的運(yùn)行時刻函數(shù)庫)
/Od 關(guān)閉優(yōu)化開關(guān)
/D "_DEBUG" 相當(dāng)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：
/MD /ML 或 /MT 使用發(fā)布版本的運(yùn)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(shí)際上，Debug 和 Release 并沒有本質(zhì)的界限，他們只是一組編譯選項(xiàng)的集合，編譯器只是按照預(yù)定的選項(xiàng)行動。事實(shí)上，我們甚至可以修改這些選項(xiàng)，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。
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(xiàng)看看 Release 版錯誤是怎樣產(chǎn)生的
1. Runtime Library：鏈接哪種運(yùn)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(hù)機(jī)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(qiáng)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(dāng)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(yùn)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?yàn)殛P(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(shí)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(shí)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(qiáng)類型特性能檢查出大多數(shù)這樣的錯誤，但如果用了強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換，就不行了。你可以在 Release 版本中強(qiáng)制加入 /Oy- 編譯選項(xiàng)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(qiáng)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(jìn)程和線程）。優(yōu)化程序?yàn)榱耸钩绦蛐阅芴岣撸０岩恍┳兞糠旁诩拇嫫髦校愃朴?register 關(guān)鍵字），而其他進(jìn)程只能對該變量所在的內(nèi)存進(jìn)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(rèn)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(dāng)然，實(shí)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(dāng)然錯誤不會這么明顯，例如下標(biāo)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(dāng)定義了 _DEBUG 時，assert() 函數(shù)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。
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(shí)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(dá)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(xué)者很容易犯這類錯誤，查找的方法也很簡單，因?yàn)檫@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(dá)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(shí)上這是危險的，因?yàn)?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(xiàng)：這個選項(xiàng)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(hù)的內(nèi)存（debug 版在動態(tài)分配內(nèi)存的前后加入保護(hù)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(yùn)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(rèn)，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(rèn)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(yàn)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(rèn)未被修改。（防止越界訪問和原形不匹配，與第二項(xiàng)合在一起可大致模擬幀指針省略 FPO ）
通常 /GZ 選項(xiàng)會造成 Debug 版出錯而 Release 版正常的現(xiàn)象，因?yàn)?Release 版中未初始化的變量是隨機(jī)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(xiàng)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)。