Visual Studio 2012 不同的值发布/调试模式
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【中文标题】Visual Studio 2012 不同的值发布/调试模式【英文标题】：Visual Studio 2012 different values Release/Debug mode 【发布时间】：2014-06-10 14:10:30 【问题描述】：此代码在 MSVS 2012、Windows 7 中在调试和发布模式之间切换时会产生不同的值：
#include <iostream>
using namespace std;
int A[20000];
int main()
int shift = 0;
int Period = 30;
//Fill array
for(int i = 0; i < 20000; i++)
A[i] = i * 2 + 123;
int sumTotal = 0;
int sum = 0;
for(int bars = Period + 10; bars < 1000; bars++)
sum = 0;
for(int i = 0; i< Period; i++)
sum += A[bars - i];
sumTotal += sum;
cout << sumTotal << endl;
你能重现或找出原因吗？我一直在测试项目属性的各种设置。
调试（正确结果）：32630400 发布：32814720/GS /GL /analyze- /W3 /Gy /Zc:wchar_t /I"C:\Program Files (x86)\Visual Leak Detector\include" /Z7 /Gm- /O2 /Fd"Release\vc110.pdb" /fp:precise /D "WIN32" /D "NDEBUG" /D "_CONSOLE" /D "_UNICODE" /D "UNICODE" /errorReport:prompt /WX- /Zc:forScope /Gd /Oy- /Oi /MD /Fa"Release\" /EHsc /nologo /Fo"Release\" /Fp"Release\Testing.pch"
【问题讨论】：
你得到了哪些不同的值？其中任何一个都是正确的答案吗？另外，请告诉我们您正在使用哪些编译器选项。 SO 规则要求您将问题缩小到最小。例如，+123 真的有必要吗？
我可以重现这个。奇怪的是，如果将 A 更改为 std::array<int, 20000>，差异就消失了。
如果我禁用优化，发布版本会给出与调试版本相同的（根据您的说法是正确的）答案。此外，优化发布版本的反汇编是......奇怪 - 我真的无法理解它试图做什么（尽管我不是那里的专家）。我将暂时得出结论，您发现了一个编译器错误。如果是这样，恭喜。
我能用最简单的程序来演示这个错误：gist.github.com/bcrist/53035b973fb0e6f8ed52 将循环条件更改为i <= 10 或更低会使其消失，（在这种情况下，循环可能会展开）
【参考方案1】：
我使用 VS2012 C 编译器测试了代码的“精简”版本
int main()
int A[12] = 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1 ;
int sum = 0;
int i;
for (i = 0; i < 12; ++i)
sum += A[11 - i];
printf("%d\n", sum);
return 0;
我在 x64 模式下编译它 发布配置为速度优化。该错误仍然存在，但取决于其他优化和代码生成设置，它会以不同的方式显示自己。一个版本的代码生成“随机”结果，而另一个版本始终生成 8 作为总和（而不是正确的 12）。
对于始终生成 8 的版本，生成的代码如下所示
000000013FC81DF0 mov rax,rsp
000000013FC81DF3 sub rsp,68h
000000013FC81DF7 movd xmm1,dword ptr [rax-18h]
000000013FC81DFC movd xmm2,dword ptr [rax-10h]
000000013FC81E01 movd xmm5,dword ptr [rax-0Ch]
000000013FC81E06 xorps xmm0,xmm0
000000013FC81E09 xorps xmm3,xmm3
for (i = 0; i < 12; ++i)
000000013FC81E0C xor ecx,ecx
000000013FC81E0E mov dword ptr [rax-48h],1
000000013FC81E15 mov dword ptr [rax-44h],1
000000013FC81E1C mov dword ptr [rax-40h],1
000000013FC81E23 punpckldq xmm2,xmm1
000000013FC81E27 mov dword ptr [rax-3Ch],1
000000013FC81E2E mov dword ptr [rax-38h],1
000000013FC81E35 mov dword ptr [rax-34h],1
sum += A[11 - i];
000000013FC81E3C movdqa xmm4,xmmword ptr [__xmm@00000001000000010000000100000001 (013FC83360h)]
000000013FC81E44 paddd xmm4,xmm0
000000013FC81E48 movd xmm0,dword ptr [rax-14h]
000000013FC81E4D mov dword ptr [rax-30h],1
000000013FC81E54 mov dword ptr [rax-2Ch],1
000000013FC81E5B mov dword ptr [rax-28h],1
000000013FC81E62 mov dword ptr [rax-24h],1
000000013FC81E69 punpckldq xmm5,xmm0
000000013FC81E6D punpckldq xmm5,xmm2
000000013FC81E71 paddd xmm5,xmm3
000000013FC81E75 paddd xmm5,xmm4
000000013FC81E79 mov dword ptr [rax-20h],1
000000013FC81E80 mov dword ptr [rax-1Ch],1
000000013FC81E87 mov r8d,ecx
000000013FC81E8A movdqa xmm0,xmm5
000000013FC81E8E psrldq xmm0,8
000000013FC81E93 paddd xmm5,xmm0
000000013FC81E97 movdqa xmm0,xmm5
000000013FC81E9B lea rax,[rax-40h]
000000013FC81E9F mov r9d,2
000000013FC81EA5 psrldq xmm0,4
000000013FC81EAA paddd xmm5,xmm0
000000013FC81EAE movd edx,xmm5
000000013FC81EB2 nop word ptr [rax+rax]
sum += A[11 - i];
000000013FC81EC0 add ecx,dword ptr [rax+4]
000000013FC81EC3 add r8d,dword ptr [rax]
000000013FC81EC6 lea rax,[rax-8]
000000013FC81ECA dec r9
000000013FC81ECD jne main+0D0h (013FC81EC0h)
printf("%d\n", sum);
000000013FC81ECF lea eax,[r8+rcx]
000000013FC81ED3 lea rcx,[__security_cookie_complement+8h (013FC84040h)]
000000013FC81EDA add edx,eax
000000013FC81EDC call qword ptr [__imp_printf (013FC83140h)]
return 0;
000000013FC81EE2 xor eax,eax
000000013FC81EE4 add rsp,68h
000000013FC81EE8 ret
代码生成器和优化器留下了很多奇怪且看似不必要的mumbo-jumbo，但这段代码的作用可以简要描述如下。
这里有两种独立的算法来产生最终的和，它们显然应该处理数组的不同部分。我猜想两个处理流程（非 SSE 和 SSE）用于通过指令流水线促进并行性。
一种算法是一个简单的循环，它对数组元素求和，每次迭代处理两个元素。可以从上面的“交错”代码中提取如下
; Initialization
000000013F1E1E0C xor ecx,ecx ; ecx - odd element sum
000000013F1E1E87 mov r8d,ecx ; r8 - even element sum
000000013F1E1E9B lea rax,[rax-40h] ; start from i = 2
000000013F1E1E9F mov r9d,2 ; do 2 iterations
; The cycle
000000013F1E1EC0 add ecx,dword ptr [rax+4] ; ecx += A[i + 1]
000000013F1E1EC3 add r8d,dword ptr [rax] ; r8d += A[i]
000000013F1E1EC6 lea rax,[rax-8] ; i -= 2
000000013F1E1ECA dec r9
000000013F1E1ECD jne main+0D0h (013F1E1EC0h) ; loop again if r9 is not zero
该算法从地址rax - 40h 开始添加元素，在我的实验中等于&A[2]，并向后跳过两个元素进行两次迭代。这会在寄存器 r8 中累加 A[0] 和 A[2] 的总和，在寄存器 ecx 中累加 A[1] 和 A[3] 的总和。因此，这部分算法处理数组的 4 个元素，并在 r8 和 ecx 中正确生成值 2。
算法的另一部分是使用 SSE 指令编写的，显然负责对数组的剩余部分求和。可以从代码中提取如下
; Initially xmm5 is zero
000000013F1E1E3C movdqa xmm4,xmmword ptr [__xmm@00000001000000010000000100000001 (013F1E3360h)]
000000013F1E1E75 paddd xmm5,xmm4
000000013F1E1E8A movdqa xmm0,xmm5 ; copy
000000013F1E1E8E psrldq xmm0,8 ; shift
000000013F1E1E93 paddd xmm5,xmm0 ; and add
000000013F1E1E8A movdqa xmm0,xmm5 ; copy
000000013F1E1E8E psrldq xmm0,4 ; shift
000000013F1E1E93 paddd xmm5,xmm0 ; and add
000000013F1E1EAE movd edx,xmm5 ; edx - the sum
该部分使用的通用算法很简单：它将值0x00000001000000010000000100000001 放入128 位寄存器xmm5，然后将其向右移动8 个字节（0x00000000000000000000000100000001）并将其与原始值相加，产生0x00000001000000010000000200000002。这再次向右移动 4 个字节 (0x00000000000000010000000100000002) 并再次添加到前一个值，产生0x00000001000000020000000300000004。将xmm5 的最后一个32 位字0x00000004 作为结果并放入寄存器edx。因此，该算法产生4 作为其最终结果。很明显，该算法只是在 128 位寄存器中执行连续 32 位字的“并行”加法。请注意，顺便说一句，该算法甚至没有尝试访问A，它从编译器/优化器生成的嵌入式常量开始求和。
现在，最后将r8 + ecx + edx 的值报告为最终总和。显然，这只是8，而不是正确的12。看起来这两种算法之一忘记了做一些工作。我不知道是哪一个，但从大量的“冗余”指令来看，它看起来像是应该在edx 中生成8 而不是4 的SSE 算法。一个可疑的指令是这个
000000013FC81E71 paddd xmm5,xmm3
在那一刻xmm3 总是包含零。所以，这条指令看起来完全是多余的和不必要的。但是，如果 xmm3 实际上包含另一个“神奇”常量，表示数组的另外 4 个元素（就像 xmm4 所做的那样），那么该算法将正常工作并产生正确的总和。
如果对数组元素使用独特的初始值
int A[12] = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 ;
可以清楚地看到，第一个（非SSE）算法成功求和1, 2, 3, 4，而第二个（SSE）算法求和9, 10, 11, 12。 5, 6, 7, 8 仍然被排除在考虑之外，导致 52 作为最终总和，而不是正确的 78。
这绝对是编译器/优化器的错误。
附注导入到 VS2013 Update 2 中的相同设置的相同项目似乎没有受到此错误的影响。
【讨论】：
这是给我的吗？ 我的意思是，I tested your "reduced" version of the code。
@barak manos：我从 MS 错误报告页面的 cmets 中借用了代码。你是作者吗？我认为 OP 也是该代码的作者。
在上面（或下面）查看我的答案。我猜有人在错误报告中添加了它，因为我在这里的任何其他答案中都没有看到它。
我相信代码来自 bcrist，因为它从他的一个 cmets 链接到 OP。【参考方案2】：
我相信您在优化器中发现了一个错误。您可以通过禁用优化或通过在最里面的for 循环中添加具有无法优化的副作用的额外代码（例如cout << "hi"）来获得发布版本以提供与调试版本相同（正确）的输出（这大概可以防止任何优化被错误地执行）。我建议向 Microsoft 报告。
更新：Microsoft confirms 这是一个与自动矢量化相关的错误，它已在 VS2013 更新 2 中修复。其他版本的解决方法是通过在循环前加上 #pragma loop(no_vector) 来禁用矢量化。
此外，他们还描述了两种可以触发错误的不同循环结构。我将引用它们：
有两种情况会出现错误：
1) 正如用户 burzvingion 所提到的，将 形式：
for (int i=0; ...) sum = A[...] - sum;
2) 形式矢量化的循环：
for (int i=0; ...) sum = sum + A[ - i];
他们还给出了以下定位易受攻击代码的建议：
如果您正在查看源代码以尝试找到这些 情况下，我建议先抛出 /Qvec-report:1 来查找所有 被矢量化的循环，并从那里开始。解决方法 错误，将 #pragma loop(no_vector) 放在 for 循环之上。
【讨论】：
我继续向 MS 提交了错误报告。当/如果他们回复，我会更新这个答案。 connect.microsoft.com/VisualStudio/feedback/details/893189/…【参考方案3】：产生优化错误的代码可以简化为：
#include <iostream>
using namespace std;
#define SIZE 12
int main()
int A[SIZE] = 0;
int sum = 0;
for (int i=0; i<SIZE; i++)
sum += A[SIZE-1-i];
cout << sum << endl;
return 0;
可以通过应用任一以下更改来消除优化错误：
-
将
SIZE的定义改为小于12的值
将表达式A[SIZE-1-i] 更改为A[SIZE-i-1]
将操作cout << sum << endl移动到循环中
所以为了诊断问题，我们可以简单地应用这些更改中的任何一个，然后比较更改前的代码反汇编和更改后的代码反汇编。
【讨论】：
#1 的解释可能只是优化器在少于 12 次迭代时展开循环。不过，我会对 #2 很好奇... @dlf：实际上我自己检查了差异，结果发现#1 和#2 非常相似。我没有注意到第一个更改中的循环展开，但如果有，那么它很可能也发生在第二个更改中（因此，它很可能没有发生在其中任何一个更改中）。【参考方案4】：我比较了两种情况的 asm 代码（在 VC++ 2013 express 中），在发布版本中，for 循环的发布版本中的 asm 代码
for (int i = 0; i< Period; i++)
在下面，和debug build中的很不一样
$LL6@main:
; 23 : sum = 0;
; 24 : for (int i = 0; i< Period; i++)
xorps xmm5, xmm5
lea eax, DWORD PTR [edi+88]
xorps xmm4, xmm4
mov ecx, 3
npad 2
$LL3@main:
; 25 : //cout << "hi";
; 26 : sum += A[bars - i];
movd xmm2, DWORD PTR [eax-4]
lea eax, DWORD PTR [eax-32]
movd xmm0, DWORD PTR [eax+32]
movd xmm1, DWORD PTR [eax+36]
movd xmm3, DWORD PTR [eax+40]
punpckldq xmm3, xmm0
movd xmm0, DWORD PTR [eax+48]
punpckldq xmm1, xmm2
movd xmm2, DWORD PTR [eax+44]
punpckldq xmm3, xmm1
movd xmm1, DWORD PTR [eax+52]
paddd xmm5, xmm3
movd xmm3, DWORD PTR [eax+56]
punpckldq xmm3, xmm0
punpckldq xmm1, xmm2
punpckldq xmm3, xmm1
paddd xmm4, xmm3
dec ecx
jne SHORT $LL3@main
; 23 : sum = 0;
; 24 : for (int i = 0; i< Period; i++)
paddd xmm4, xmm5
xor edx, edx
movdqa xmm0, xmm4
mov eax, edi
psrldq xmm0, 8
mov esi, 3
paddd xmm4, xmm0
movdqa xmm0, xmm4
psrldq xmm0, 4
paddd xmm4, xmm0
movd ebx, xmm4
npad 7
$LL30@main:
; 25 : //cout << "hi";
; 26 : sum += A[bars - i];
add ecx, DWORD PTR [eax]
lea eax, DWORD PTR [eax-8]
add edx, DWORD PTR [eax+4]
dec esi
jne SHORT $LL30@main
; 27 :
正如您可以从 asm 代码中看到的那样，此处使用 SSE 指令。所以我检查了compiler options VC++ 中的 SSE 指令，然后我指定 /arch:IA32 在发布版本中禁用 x86 处理器的 SSE 和 SSE2 指令生成，然后得到与调试版本相同的结果。
我对SSE不熟悉，希望有人可以根据我的发现进行更多解释。
【讨论】：
以上是关于Visual Studio 2012 不同的值发布/调试模式的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章
从文件中读取数据并将其写入不同的文件（Visual Studio 2012）
部署 SSIS 包时 Visual Studio 2012 崩溃
如何为 Visual Studio 2012 调试器编写自定义本机可视化工具 DLL？