Release版与Debug版程序的问题

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Debugruntimelibrary(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Editandcontinue(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.RuntimeLibrary：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RuntimeLibrary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RuntimeLibrary通常很稳定，不会造成Release版错误；倒是由于Debug的RuntimeLibrary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Release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(FramePointer)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是程序崩溃。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_msgLRESULTOnMessageOwn(WPARAMwparam,LPARAMlparam);
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
#undefON_MESSAGE
#defineON_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
voidfn(void)
{
inti;
i=1;
inta[4];
{
intj;
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：

ANSIC断言voidassert(intexpression);
CRuntimeLib断言_ASSERT(booleanExpression);
_ASSERTE(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VERIFY()。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FindinFiles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WindowsAPI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(ClearedData)初始化堆中分配的内存（即动态分配的内存，例如new），0xDD(DeadData)填充已被释放的堆内存（例如delete），0xFD(deFencdeData)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。