测量C ++中的异常处理开销

Question

在C ++中测量异常处理开销/性能的最佳方法是什么？

请提供独立的代码示例。

我的目标是Microsoft Visual C ++ 2008和gcc。

我需要从以下案例中获得结果：

1. 没有try / catch块时的开销
2. 有try / catch块时的开销但不抛出异常
3. 抛出异常时的开销

Answer 1

C ++性能技术报告草案的第5.4节完全专注于异常的开销。

Answer 2

作为建议：抛出异常时不要过多担心开销。 异常处理实现通常不会快速抛出并缓慢捕获。 没关系，因为那些案例非常特殊。

卡尔

Answer 3

这是我想出的测量代码。 你觉得它有什么问题吗？

到目前为止适用于Linux和Windows，编译：

g++ exception_handling.cpp -o exception_handling [ -O2 ]

或者例如Visual C ++ Express 。

要获得基本案例（“完全从语言中删除异常支持”），请使用：

g++ exception_handling.cpp -o exception_handling [ -O2 ] -fno-exceptions -DNO_EXCEPTIONS

或MSVC中的类似设置。

这里有一些初步结果。 由于机器负载的不同，它们可能都很糟糕，但它们确实对相关的异常处理开销有所了解。 （执行摘要：当没有异常被抛出时，没有或很少，当它们实际被抛出时是巨大的。）

#include <stdio.h>

// Timer code

#if defined(__linux__)
#include <sys/time.h>
#include <time.h>

double time()
{
    timeval tv;
    gettimeofday(&tv, 0);
    return 1.0 * tv.tv_sec + 0.000001 * tv.tv_usec;
}
#elif defined(_WIN32)
#include <windows.h>

double get_performance_frequency()
{
    unsigned _int64 frequency;
    QueryPerformanceFrequency((LARGE_INTEGER*) &frequency); // just assume it works
    return double(frequency);
}

double performance_frequency = get_performance_frequency();

double time()
{
    unsigned _int64 counter;
    QueryPerformanceCounter((LARGE_INTEGER*) &counter);
    return double(counter) / performance_frequency;
}
#else
# error time() not implemented for your platform
#endif

// How many times to repeat the whole test
const int repeats = 10;

// How many times to iterate one case
const int times = 1000000;

// Trick optimizer to not remove code
int result = 0;



// Case 1. No exception thrown nor handled.

void do_something()
{
    ++result;
}

void case1()
{
    do_something();
}



// Case 2. No exception thrown, but handler installed

#ifndef NO_EXCEPTIONS
void do_something_else()
{
    --result;
}

void case2()
{
    try
    {
        do_something();
    }
    catch (int exception)
    {
        do_something_else();
    }
}



// Case 3. Exception thrown and caught

void do_something_and_throw()
{
    throw ++result;
}

void case3()
{
    try
    {
        do_something_and_throw();
    }
    catch (int exception)
    {
        result = exception;
    }
}
#endif // !NO_EXCEPTIONS

void (*tests[])() =
{
    case1,
#ifndef NO_EXCEPTIONS
    case2,
    case3
#endif // !NO_EXCEPTIONS
};

int main()
{
#ifdef NO_EXCEPTIONS
    printf("case0\n");
#else
    printf("case1\tcase2\tcase3\n");
#endif
    for (int repeat = 0; repeat < repeats; ++repeat)
    {
        for (int test = 0; test < sizeof(tests)/sizeof(tests[0]); ++test)
        {
            double start = time();

            for (int i = 0; i < times; ++i)
                tests[test]();

            double end = time();

            printf("%f\t", (end - start) * 1000000.0 / times);
        }
        printf("\n");
    }

    return result; // optimizer is happy - we produce a result
}

Answer 4

Kevin Frei在他的演讲“ Windows上的C ++异常处理成本 ”中讨论了异常处理性能成本。 （在“摘要和结论”下，有一个列表项说“[异常处理性能成本]并不总是可测量的”。）

Answer 5

在代码中没有真正好的方法来确保这一点。 您需要使用aa profiler。

这不会直接向您显示异常处理所花费的时间，但通过一些研究，您将了解哪些运行时方法处理异常（例如对于VC ++ .NET，它是__cxx_exc [...]）。

添加他们的时间，你有开销。 在我们的项目中，我们使用了英特尔的vTunes，它与Visual C ++和gcc一起使用。

编辑：好吧，如果你只需要一个可能有效的通用号码。 以为您有一个实际的应用程序来分析您不能只关闭异常。

Answer 6

关于异常处理性能的另一个注意事项：简单测试不考虑缓存。 try-code和catch-code都很小，所以一切都适合指令和数据缓存。 但是编译器可能会尝试将catch代码远离try-code，从而减少了正常保存在缓存中的代码量，从而提高了性能。

如果将异常处理与传统的C风格的返回值检查进行比较，也应该考虑这种缓存效果（在讨论中通常会忽略该问题）。

卡尔

Answer 7

答案不会取决于抛出后必须进行的清理工作吗？ 如果抛出一个导致整个对象加载超出堆栈范围的excpetion，则会增加开销。

换句话说，我不确定第三个问题的答案是否独立于代码的细节。

Answer 8

有关g ++如何处理异常的详细信息，请参见此处 。 它将其描述为适用于Itanium体系结构，但使用的一般技术是相同的。 它不会告诉你时间方面的确切开销，但是你可以收集粗略的代码开销。