Visual Studio中的debug和release版本的區別

Debug通常稱為調試版本，它包含調試資訊，並且不作任何最佳化，便於程式員偵錯工具。Release稱為發布版本，它往往是進行了各種最佳化，使得程式在代碼大小和運行速度上都是最優的，以便使用者很好地使用。
Debug 和 Release 的真正秘密，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 Release 版錯誤，在此不討論）
Debug 版本

參數 含義
/MDd /MLd 或 /MTd 使用 Debug runtime library (調試版本的運行時刻函數庫)
/Od 關閉最佳化開關
/D "_DEBUG" 相當於 #define _DEBUG,開啟編譯調試代碼開關 (主要針對assert函數)
/ZI 建立 Edit and continue(編輯繼續)資料庫，這樣在調試過程中如果修改了原始碼不需重新編譯
/GZ 可以協助捕獲記憶體錯誤
/Gm 開啟最小化重連結開關， 減少連結時間
 
Release 版本

參數 含義
/MD /ML 或 /MT 使用發布版本的運行時刻函數庫
/O1 或 /O2 最佳化開關，使程式最小或最快
/D "NDEBUG" 關閉條件編譯調試代碼開關 (即不編譯assert函數)
/GF 合并重複的字串， 並將字串常量放到唯讀記憶體， 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，從而得到最佳化過的調試版本或是帶跟蹤語句的發布版本。

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 版錯誤是怎樣產生的
1、Runtime Library：連結哪種運行時刻函數庫通常只對程式的效能產生影響。調試版本的 Runtime Library 包含了調試資訊，並採用了一些保護機制以協助發現錯誤，因此效能不如發布版本。編譯器提供的 Runtime Library 通常很穩定，不會造成 Release 版錯誤；倒是由於 Debug 的 Runtime Library 加強了對錯誤的檢測，如堆記憶體配置，有時會出現 Debug 有錯但 Release 正常的現象。應當指出的是，如果 Debug 有錯，即使 Release 正常，程式肯定是有
Bug 的，只不過可能是 Release 版的某次運行沒有表現出來而已。
2、最佳化：這是造成錯誤的主要原因，因為關閉最佳化時來源程式基本上是直接翻譯的，而開啟最佳化後編譯器會作出一系列假設。這類錯誤主要有以下幾種：
1. 幀指標(Frame Pointer)省略（簡稱FPO）：在函數調用過程中，所有調用資訊（返回地址、參數）以及自動變數都是放在棧中的。若函數的聲明與實現不同（參數、傳回值、調用方式），就會產生錯誤，但 Debug 方式下，棧的訪問通過 EBP 寄存器儲存的地址實現，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，最佳化會省略 EBP 棧基址指標，這樣通過一個全域指標訪問棧就會造成返回地址錯誤是程式崩潰。

C++ 的強型別特效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標省略，以確定是否此類錯誤。此類錯誤通常有：MFC 訊息響應函數書寫錯誤。正確的應為：

afx_msg LRESULT OnMessageOwn
(WPARAM wparam, LPARAM lparam);
 
ON_MESSAGE 宏包含強制類型轉換。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"之後）,函數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 型變數：volatile 告訴編譯器該變數可能被程式之外的未知方式修改（如系統、其他進程和線程）。最佳化程式為了使程式效能提高，常把一些變數放在寄存器中（類似於 register 關鍵字），而其他進程只能對該變數所在的記憶體進行修改，而寄存器中的值沒變。

如果你的程式是多線程的，或者你發現某個變數的值與預期的不符而你確信已正確的設定了，則很可能遇到這樣的問題。這種錯誤有時會表現為程式在最快最佳化出錯而最小最佳化正常。把你認為可疑的變數加上 volatile 試試。
3. 變數最佳化：最佳化程式會根據變數的使用方式最佳化變數。例如，函數中有一個未被使用的變數，在 Debug 版中它有可能掩蓋一個數組越界，而在 Release 版中，這個變數很可能被最佳化調，此時數組越界會破壞棧中有用的資料。當然，實際的情況會比這複雜得多。與此有關的錯誤有非法訪問，包括數組越界、指標錯誤等。例如：

void fn(void)
{
  int i;
  i = 1;
  int a[4];
  {
    int j;
    j = 1;
  }
  a[-1] = 1;
  //當然錯誤不會這麼明顯，例如下標是變數
  a[4] = 1;
}
 
 
j 雖然在數組越界時已出了範圍，但其空間並未收回，因而 i 和 j 就會掩蓋越界。而 Release 版由於 i、j 並未其很大作用可能會被最佳化掉，從而使棧被破壞。

3. DEBUG 與 NDEBUG ：當定義了 _DEBUG 時，assert() 函數會被編譯，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，這些宏都是調用了assert()函數，只不過附加了一些與庫有關的調試代碼。如果你在這些宏中加入了任何程式碼，而不只是布林運算式（例如賦值、能改變變數值的函數調用等），那麼Release版都不會執行這些操作，從而造成錯誤。初學者很容易犯這類錯誤，尋找的方法也很簡單，因為這些宏都已在上面列出，只要利用 VC++ 的 Find in Files 功能在工程所有檔案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，這個宏允許你將程式碼放在布林運算式裡。這個宏通常用來檢查 Windows API的傳回值。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，不能使程式碼和調試代碼完全分離，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. 初始化記憶體和變數。包括用 0xCC 初始化所有自動變數，0xCD ( Cleared Data ) 初始化堆中分配的記憶體（即動態分配的記憶體，例如 new ），0xDD ( Dead Data ) 填充已被釋放的堆記憶體（例如 delete ），0xFD( deFencde Data ) 初始化受保護的記憶體（debug 版在動態分配記憶體的前後加入保護記憶體以防止越界訪問），其中括弧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，作為指標是不可能的（而且 32 位系統中指標很少是奇數值，在有些系統中奇數的指標會產生執行階段錯誤），作為數值也很少遇到，而且這些值也很容易辨認，因此這很有利於在
Debug 版中發現 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來初始設定變數，這是錯誤的（而且這樣很不利於尋找錯誤）。
2. 通過函數指標調用函數時，會通過檢查棧指標驗證函式調用的匹配性。（防止原形不匹配）
3. 函數返回前檢查棧指標，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類比幀指標省略 FPO ）通常 /GZ 選項會造成 Debug 版出錯而 Release 版正常的現象，因為 Release 版中未初始化的變數是隨機的，這有可能使指標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，比較容易發現。

怎樣“調試” Release 版的程式
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，結合錯誤的具體表現，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 的選項逐個改為與之相對的Debug選項，如/MD改為/MDd、/O1改為/Od，或已耗用時間最佳化改為程式大小最佳化。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，針對性地尋找。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。

2. 在編程過程中就要時常注意測試 Release 版本，以免最後代碼太多，時間又很緊。
3. 在 Debug 版中使用 /W4 警告層級，這樣可以從編譯器獲得最大限度的錯誤資訊，比如 if( i =0 )就會引起 /W4 警告。不要忽略這些警告，通常這是你程式中的 Bug 引起的。但有時 /W4 會帶來很多冗餘資訊，如 未使用的函數參數 警告，而很多訊息處理函數都會忽略某些參數。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)
//設定警告層級為 /W3
//...
#progma warning(pop)
//重設為 /W4
 
 
來暫時改變警告層級，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一樣調試你的Release版，只要加入偵錯符號。在Project/Settings... 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)。這樣調試器就能使用 pdb 檔案中的偵錯符號。

但調試時你會發現斷點很難設定，變數也很難找到??這些都被最佳化過了。不過令人慶幸的是，Call Stack視窗仍然工作正常，即使幀指標被最佳化，棧資訊（特別是返回地址）仍然能找到。這對定位錯誤很有協助。
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別人原創的文檔，引用一下：  
   
   
  DEBUG和RELEASE   版本差異及調試相關問題：  
  .                   記憶體配置問題  
   
  1.                     變數未初始化。下面的程式在debug中啟動並執行很好。  
   
              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中會自動給變數初始化found=FALSE,而在release版中則不會。所以儘可能的給變數、類或結構初始化。  
   
  2.                         資料溢出的問題      
   
                  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版的記憶體配置方式是不同的   。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  
                  實際上複雜一些，但無關緊要。假如你在這些語句中加了程式中必須要有的代碼  
  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式會報該程式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：  
   
  自訂訊息的處理函數，必須定義如下：  
   
  afx_msg   LRESULT   OnMyMessage(WPARAM,   LPARAM);  
   
  傳回值必須是HRESULT型，否則Debug會過，而Release出錯  
   
  IV.     記憶體配置  
   
  保證資料建立和清除的統一性：如果一個DLL提供一個能夠建立資料的函數，那麼這個DLL同時應該提供一個函數銷毀這些資料。資料的建立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為   “動態串連庫的地獄“(DLL   Hell)   ，甚至微軟自己也這麼說(http://msdn.microsoft.com/library/techart/dlldanger1.htm)。  

   
                如果你的程式使用你自己的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的程式分別放在主程式的debug和release目錄下  
   
   
  2.                   千萬不要以為靜態串連庫會解決問題，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。尋找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中需要的代碼是否並沒有被便宜。  

   
  2.                   變數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，所以請對變數進行初始化。  

   
  3.                   是否在編譯時間已經有了警告?請將警告層級設定為3或4,然後保證在編譯時間沒有警告出現.  
   
  VII.       將Project   Settings"   中   "C++/C   "   項目下最佳化選項改為Disbale（Debug）。編譯器的最佳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版本的軟體也可以進行調試，請做如下改動：    
   
  在"Project   Settings"   中   "C++/C   "   項目下設定   "category"   為   "General"   並且將"Debug   Info"設定為   "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中的變數的值。    
   
  必須對該軟體所使用的所有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"最佳化選項並未被完全支援，因此這將會引起記憶體錯誤並導致程式崩潰。  

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

   
  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