潜在的异常会带来开销吗？

Posted 2023-02-16

【中文标题】潜在的异常会带来开销吗？

【英文标题】：Do potential exceptions carry an overhead?

【发布时间】：2009-12-02 17:14:24

【问题描述】：

如果不引发异常，与不会引发异常的类似代码相比，一段可能引发异常的代码的性能会降低吗？

【问题讨论】：

见***.com/questions/43253/…

我编写的大多数 C++ 代码可能只会抛出 std::bad_alloc （你可以从 C++ 的每一行中得到它），我通常也懒得去捕捉它（我只是一个业余爱好者）。会影响性能吗？我不知道。如果你不在乎，我认为不会。 :)

In what ways do C++ exceptions slow down code when there are no exceptions thown?的可能重复

【参考方案1】：

已经证明可以在“正常”（非异常相关）代码中实现零开销的 C++ 异常处理机制。然而，实际上编译器通常坚持更简单的实现，这通常会导致效率较低的“正常”代码。编译器必须考虑到潜在异常通过函数层次结构的可能性，因此生成一些额外的家庭操作以在抛出异常时启用正确的堆栈展开。无论是否抛出异常，这些额外的家庭代码都会影响代码的整体效率。

这完全是一个 QoI（实施质量）问题。它是特定于编译器的。检查您的编译器以获取更多详细信息。一些编译器实际上提供了启用/禁用 C++ 异常的选项，以便在根本不使用异常时生成最有效的代码。

【讨论】：

“已经证明可以在“正常”（与异常无关的）代码中实现零开销的 C++ 异常处理机制”。请参考。据我了解，您需要保存堆栈展开的信息。所以我真的不明白这怎么可能是零开销。

您不需要为堆栈展开保存信息。 C++ 中的自动变量具有完全嵌套的生命周期，这意味着在代码中的任何时候，您都可以确定哪些对象需要展开。无需在运行时存储编译时实际已知的内容。如果抛出异常，您只需在适当的位置输入展开代码。

G++ 有零成本例外。由于这是 Visual Studio 旁边最常见的 C++ 编译器，我不会说“编译器通常坚持更简单的实现”。

【参考方案2】：

视情况而定；基于表的实现（我相信现代 g++ 使用，这是 Windows 中用于 x64 二进制文件的策略）对于非抛出异常来说是零处理开销（以稍微多一点的内存使用为代价）。基于函数的异常处理（x86 Windows 使用）即使是非抛出异常也会对性能造成很小的影响。

【参考方案3】：

尝试很便宜，抓很便宜，扔很贵。显然有一些额外的处理执行代码被包装在 try 中。

对特殊的东西使用异常 - 这样开销就无关紧要了。

【参考方案4】：

这取决于您的编译器。一些编译器/运行时组合在进入带有 catch 处理程序的块时会做额外的工作。其他人构建静态数据结构，所有工作都发生在 throw 上。在所有情况下，入口成本都会低于 throw，但您要小心内部循环中的 catch 块。使用您关心的编译器衡量时间成本。

【参考方案5】：

这取决于编译器，但答案几乎肯定是“是”。具体来说，如果作用域包含一个具有非平凡析构函数的对象，那么该对象将需要向运行时注册，以便在异常时调用析构函数。例如：

struct Thing

    ~Thing();
    void Process();
;

for (int i = 0; i < 1000000; ++i)

    Thing thing;
    thing.Process();

除了构造和处理一百万个事物之外，这还将生成一百万个函数调用来注册和注销每个事物，以防对 Process 的调用抛出。

除此之外，进入或离开try 块时会产生少量开销，因为相应的catch 块会添加到异常处理程序堆栈中或从中删除。

【参考方案6】：

由于编译器需要生成在抛出异常时将内卷堆栈的代码，因此在幕后添加了一些代码。但如果它更多，那就值得商榷了：

在变量超出范围时自动调用析构函数的代码，

以及您必须编写的代码来检查每个调用的退出状态并处理错误。

捕获错误是昂贵的：try ... catch 语句以及抛出和捕获异常时会发生什么：

保留有关添加 try ... catch 的每个位置的信息（也隐式添加，例如在析构函数周围或在异常规范中），

很多堆栈要展开（以及要调用的析构函数），以便看起来像简单的跳转，

匹配异常抛出到 catch() 子句，

复制异常。

【参考方案7】：

与没有异常处理的代码相比，带有异常处理的代码更慢且更大。

因为在堆栈展开过程中，当引发异常时，它必须为要销毁的对象进行簿记。

【参考方案8】：

不管它是否“在没有抛出异常时可能实现零开销”以及所有理论讨论，现实情况是对于某些编译器（g++ 4.4），即使使用 -O2 优化，只是你有一个抛出的事实紧循环函数内的子句（即 cpu-bound）将使函数慢 10 到 100 倍之间，这就是问题所在：这是实际上永远不会抛出的情况执行。

所以我的建议是避免像瘟疫一样在 C++ 中进行标准异常处理（除非你证明我错了）；如果您想对性能敏感的应用程序进行错误处理，请使用 boost.context

【参考方案9】：

draft Technical Report on C++ Performance 的第 5.4 节完全致力于异常的开销。