使用 Visual Studio 调试器与不使用调试器运行可执行文件之间的差异

Question

我正在尝试调试一个问题，即当直接从 Visual Studio 执行时，可执行文件会产生可重复的输出（我想要的），但从命令提示符执行时不会产生可重复的输出。这是一个单线程应用程序，因此在时间方面不应该有任何奇怪的行为。

有人能列举出这两种环境之间可能存在的差异吗？

我确定实际的可执行文件是相同的——它们都是发布版本并且运行相同的 .exe 文件。

这里是环境和结果：

1. 直接从命令提示符 (cmd) 运行：不可重复输出
2. 通过调试 (F5) 从 Visual Studio 运行：可重复输出
3. 从 Visual Studio 运行而不进行调试 (Ctrl-F5)：不可重复的输出

我知道工作目录可能不同，但我正在手动调整它以确保工作目录相同。

根据这些结果，看起来运行“带调试”（即使在发布版本中）以某种方式解决了问题。这是否指向一个可能的罪魁祸首？运行带调试和不带调试的可执行文件有什么区别？

解决方案： 正如接受的答案中所指出的，调试堆是问题所在。问题是在我们代码的深处，有人在初始化之前访问了一个大数组的一部分。他们已经用 malloc 分配了内存并且没有将内存初始化为 0。调试堆（我假设）会用一些可重复的值填充数组，而当没有附加调试器时（即从命令行运行或使用Ctrl-F5）这些值更加随机，有时会导致程序行为的微小偏差。不幸的是，调整是如此微妙以至于几乎无法察觉，并且在处理的第一个“帧”之后，有问题的内存被正确重置，但初始条件已经略有不同，损坏已经完毕。混沌理论在行动！感谢您的指导。

一个很有帮助的调试技巧：编写一个自定义 malloc，立即用完全随机的数据填充内存。这样，您可以确保在使用它之前自己正确初始化它，否则每次运行它时您的结果都会（希望）很疯狂——即使在调试模式下使用调试堆！

Answer 1

Windows Heap behaves differently if process is started under the debugger. 要禁用此行为（以便在调试时发现问题）添加 _NO_DEBUG_HEAP=1 到环境中（如在this question 中）。

或者，您可以在程序执行的早期附加到进程。 Heap 将不会进入调试模式。在执行开始的某处添加DebugBreak() 行，使用Ctrl+F5 运行，并在被要求时开始调试。

Answer 2

好吧，如果不了解您的代码，就很难说。但是，我在执行大量浮点运算（双精度数）的程序时遇到了类似的问题。

当我处理的数字略有不同但机器在数字上无法区分时，问题就会出现。 如果两个双精度数的差异小于numeric_limits<double>::epsilon()，则它们被视为机器的相同数字。因此，类型的表达式：

if (num1==num2)...

或

if (num1<num2)...
...

可以产生五颜六色的效果。

在调试或发布模式下运行时，这些彩色效果会有所不同。原因是调试/发布运行时库不同。此外，至关重要的是，编译是通过不同的代码优化完成的。命令行调试版本和调试窗口版本 (F5) 之间的差异也可以通过细微的优化差异来解释。

如果您使用的是 VS，您可以在 Properties 菜单的 C/C++ 和 Linker 部分查看不同编译选项和优化的效果。

为避免此问题，我建议使用<limits> STL 库中的numeric_limits 工具。例如，小于运算符的实现应该是这样的：

bool operator<(double num1, double num2) {
    double difference=fabs(num1-num2);
    if (difference>numeric_limits<double>::epsilon()) {
        if (num1 < num2) return true;
        return false;
    }
    return false;
}