潜在的异常会带来开销吗？

Question

当未引发异常时，与不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是否会下降？

Answer 1

已经证明，可以在“正常”（与异常无关）代码中实现零开销的 C++ 异常处理机制。然而，在实践中，编译器通常坚持使用更简单的实现，这通常会导致“正常”代码效率较低。编译器必须考虑到函数层次结构中潜在异常的可能性，因此生成一些额外的家庭操作，以便在抛出异常时能够正确展开堆栈。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。

这都是 QoI（实施质量）问题。它是编译器特定的。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。

Answer 2

这取决于;基于表的实现（我相信现代 g++ 使用它，也是 Windows 中 x64 二进制文件使用的策略）对于非抛出异常的处理开销为零（以稍微增加内存使用为代价）。基于函数的异常处理（x86 Windows 使用的）即使对于未引发的异常也会造成较小的性能影响。

Answer 3

尝试是便宜的，捕获是便宜的，扔是昂贵的。显然，尝试中包含了一些额外的处理执行代码。

对特殊的东西使用异常 - 那么开销就不重要了。

Answer 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 处理程序的块时做了额外的工作。其他人构建静态数据结构，所有工作都在抛出时发生。在所有情况下，进入成本都会低于 throw，但您要谨慎对待内部循环中的 catch 块。衡量您关心的编译器的时间成本。

Answer 5

这取决于编译器，但答案几乎肯定是“是”。具体来说，如果作用域包含具有重要析构函数的对象，则该对象需要向运行时注册，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取消注册每个事物，以防对 Process 的调用抛出异常。

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异常处理程序堆栈中删除。

Answer 6

由于编译器需要生成在引发异常时进入堆栈的代码，因此在幕后添加了一些代码。但如果它多得多，那就有争议了：

• 当变量超出范围时自动调用析构函数生成的代码，

• 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。

昂贵的是捕获错误：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处） ），

• 要展开的堆栈（以及要调用的析构函数）以查找看起来的内容像简单跳转一样，

• 匹配抛出到 catch() 子句的异常，

• 复制异常。

Answer 7

与没有异常处理的代码相比，带有异常处理的代码速度更慢，也更大。

因为当引发异常时，它必须在堆栈展开过程中对要销毁的对象进行簿记。

Answer 8

不管它是否“在不抛出异常时可以实现零开销”以及所有这些理论讨论，现实情况是，对于某些编译器（g++ 4.4），即使使用 -O2 优化，也只是在一个内部有一个 throw 子句这一事实紧循环函数（即cpu-bound）将使函数速度变慢 10 到 100 倍，这里有一个问题：此时 throw 实际上从未被执行。< /strong>

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

Answer 9

C++ 性能技术报告草案的第 5.4 节是完全致力于异常的开销。