Как отладить правильно и найти причины для катастрофических отказов?

Первый вопрос, почему вы используете free () в C ++? Обычно вы должны использовать new / delete для управления памятью или, лучше, new в сочетании с интеллектуальными указателями.

Вам не нужно вручную очищать () векторы. Имейте в виду, что если вы храните указатели на объекты в векторе (что не обязательно является хорошей практикой, для этого есть более подходящие контейнеры), вам придется уничтожать их по отдельности, прежде чем вектор будет уничтожен. Как вы сказали, вы не сохраняете указатели в векторе, вектор будет уничтожен, когда он выйдет за пределы области видимости, то есть содержащий объект уничтожается или программа покидает область видимости внутри функции.

Случайные сбои обычно / часто являются ошибками памяти, я бы порекомендовал вам снабдить себя хорошим отладчиком памяти. В Windows это обычно означает Rational Purify или Boundschecker. Конечно, это помогает выяснить, что в первую очередь вызвало сбой, а не обработка состояния нехватки памяти? Размыкание нулевого указателя? Космические лучи?

Учитывая ответ на комментарии в вашем вопросе, вот что я бы сделал:

• Измените перехват исключений VS2008 так, чтобы он прерывался при нарушении прав доступа.
• Запустите вашу программу в отладчике, в режиме отладки - не пытайтесь отлаживать исполняемый файл выпуска
• Попробуйте воспроизвести поведение, которое вы наблюдаете. Это займет больше времени, чем в режиме выпуска, но в конечном итоге вы добьетесь этого. Вы, вероятно, также получите несколько ложных срабатываний.
• Если вы хорошо представляете, какой (нулевой) указатель будет разыменован, assert () указатель и снова запустите программу в отладчике.

Обратите внимание на точку зрения Ноя Робертса и JS Bangs - если вы не знакомы с отладчиком, похоже, вам пора познакомиться.

Я бы также предложил инструмент, похожий на valgrind - см. Этот вопрос SO .

Кроме того, нужно ли вручную освобождать векторы c ++ с помощью clear ()?

Нет.

Скорее всего, вы получаете повреждение памяти. Вам понадобится отладчик памяти, чтобы отследить это; вы можете найти рекомендации здесь.

Я создал "безопасную" функцию free(), она проверяет указатель, если он не NULL, и освобождает память, а затем устанавливает указатель в NULL.

Проверка на NULL не нужна, потому что стандартная free (которой является VS2008) сделает эту проверку за вас. Но все же возможно освобождение нежелательного указателя, что может вызвать проблемы.

Что касается установки указателя на NULL, то это может помочь, но не является панацеей. Во-первых, возможно, вы не устанавливаете правильный указатель в NULL. Например, если вы сделаете следующее:

void myfree(void *ptr)
{
    free(ptr);
    ptr = NULL;
}

все, что вы сделали, это установили локальный параметр myfree в NULL. Копия указателя вызывающей программы осталась нетронутой.

"Я не могу вспомнить, какие изменения я сделал в программе, которые могут вызвать сбои, прошло так много времени. Но к счастью, предыдущая версия не сбоев, так что я мог бы просто вставить некоторый код и потратить 10 часов, чтобы увидеть в какой момент она начнет сбоить..."

Вот почему Test-Driven Development (TDD) - это круто. Прочитайте о ней и узнайте, как она может помочь вам избежать подобных сценариев.

Как было сказано ранее, скорее всего, это где-то утечка памяти.

Visual Studio имеет встроенные инструменты для этого

Обычно вы делаете два снимка памяти и сравниваете их в какой-то момент

Вам действительно нужно научиться пользоваться отладчиком. Нажмите кнопку воспроизведения вверху или при необходимости воспользуйтесь функциями удаленного отладчика. Если вы не можете отследить его таким образом, то вариант drwtsn32 также можно использовать.