Python 中异常处理程序的成本

Question

在另一个问题中，接受的答案建议替换（非常便宜）Python 代码中的 if 语句带有 try/ except 块以提高性能。

抛开编码风格问题不谈，假设永远不会触发异常，那么拥有异常处理程序与没有异常处理程序、与使用与零进行比较的 if 语句相比（在性能方面）有多大区别？

Answer 1

为什么不使用 timeit 模块来测量它？这样您就可以了解它是否与您的应用程序相关。

好的，所以我刚刚尝试了以下操作（在 Windows 11 上使用 Python 3.11.1）：

import timeit

statements=["""\
try:
    b = 10/a
except ZeroDivisionError:
    pass""",
"""\
if a:
    b = 10/a""",
"b = 10/a"]

for a in (1,0):
    for s in statements:
        t = timeit.Timer(stmt=s, setup='a={}'.format(a))
        print("a = {}\n{}".format(a,s))
        print("%.2f usec/pass\n" % (1000000 * t.timeit(number=100000)/100000))

结果：

a = 1
try:
    b = 10/a
except ZeroDivisionError:
    pass
0.06 usec/pass

a = 1
if a:
    b = 10/a
0.05 usec/pass

a = 1
b = 10/a
0.03 usec/pass

a = 0
try:
    b = 10/a
except ZeroDivisionError:
    pass
0.27 usec/pass

a = 0
if a:
    b = 10/a
0.02 usec/pass

a = 0
b = 10/a
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 5, in <module>
  File "C:\Python311\Lib\timeit.py", line 178, in timeit
    timing = self.inner(it, self.timer)
             ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
  File "<timeit-src>", line 6, in inner
ZeroDivisionError: division by zero

如您所见，使用 try/ except 子句与使用 try/ except 子句之间没有太大区别. 显式的 if 语句，除非触发异常。 （当然，没有任何控制结构是最快的，尽管速度不是很多，而且如果出现任何问题，程序就会崩溃）。

与 2010 年获得的结果进行比较：

a = 1
try:
    b = 10/a
except ZeroDivisionError:
    pass
0.25 usec/pass

a = 1
if a:
    b = 10/a
0.29 usec/pass

a = 1
b = 10/a
0.22 usec/pass

a = 0
try:
    b = 10/a
except ZeroDivisionError:
    pass
0.57 usec/pass

a = 0
if a:
    b = 10/a
0.04 usec/pass

a = 0
b = 10/a
ZeroDivisionError: int division or modulo by zero

我现在使用的 PC 的速度大约是当时的两倍。处理异常的成本看起来是相同的，并且“正常”操作（算术）的改进甚至比控制结构的处理还要多，但多年前的观点仍然成立：

它们都在同一个数量级内，并且无论哪种方式都不太重要。只有当条件确实满足（经常）时，if 版本才会明显更快。

Answer 2

这个问题实际上在设计和历史常见问题解答：

如果没有引发异常，try/ except 块将非常高效。
实际上捕获异常的成本很高。

Answer 3

在 Python 3.11 中，

实现了“零成本”异常。当没有引发异常时，try 语句的成本几乎被消除。 （由 Mark Shannon 在 bpo-40222 中贡献。）

https:// docs.python.org/3.11/whatsnew/3.11.html#optimizations

Answer 4

这个问题具有误导性。如果您假设异常从不触发，则两者都不是最佳代码。

如果您假设异常是作为错误条件的一部分触发的，那么您已经超出了想要最佳代码的范围（而且您可能不会以这样的细粒度级别处理它）。

如果您使用异常作为标准控制流的一部分 - 这是 Python 式的“请求宽恕，而不是许可”方式 - 那么异常将被触发，并且成本取决于异常的类型，if 的类型，以及您估计异常发生的时间百分比。

Answer 5

问：Python 中的 try/catch 成本高吗？

当我使用 try catch 时我应该担心吗？以什么方式？

这只是已经给出的答案的摘要。

A：出现异常时if要快得多。否则不行。

@SuperNova 写道，异常的成本为零，因此它比没有异常时使用 if 语句更快。然而，处理异常的成本很高，因此：

对可能失败的事情使用 try。如果可能的话，避免尝试你知道会失败的事情

示例：

1. 好的情况，使用 try：

try:
    x = getdata() # an external function 
except:
    print('failed. Retrying')

2. 坏的情况，这里首选 if-version：

y = f(x) # f never fails but often returns 0
try:
    z = 1 / y # this fails often
except:
    print('failed.')

# if-version
y = f(x)
if y != 0:
    z = 1 / y
else:
    print('failed.')