C++ 返回值与异常性能

Question

我在某处读到现代英特尔处理器具有用于实现异常的低级硬件，并且大多数编译器都利用它，结果异常变得比使用变量返回结果 state 更快。

是真的吗？ 就返回状态/响应 state 而言，异常是否比变量更快？ 阅读有关该主题的堆栈溢出似乎与此相矛盾。

谢谢

Answer 1

请注意，术语“异常处理程序”存在歧义。 我相信你会在谈论异常时发现硬件人员意味着：

1. 硬件中断，又称信号，其处理程序有时称为异常处理程序（请参阅http://pages.cs.wisc.edu/~smoler/x86text/lect.notes/interrupts.html ）
2. 机器检查异常，如果硬件出现问题则停止计算机（请参阅http://en.wikipedia.org/wiki/Machine_Check_Exception ）

这些都与C ++的异常处理工具无关。

作为一个反例，我至少有一个轶事数据点，其中异常比返回代码慢：这在英特尔硬件上是正常的，但是使用gcc 2.95和一组非常大的异常表代码，构建了第一次抛出异常。 随后的例外很快，但到那时通常会造成损害。 不可否认，gcc 2.95非常古老，但它应该足以提醒您对C ++异常处理的速度进行概括，即使在英特尔硬件上也是如此。

Answer 2

我不知道你在哪里读到这个，但肯定是不正确的。 没有任何硬件设计师可以使特殊情况（根据定义不常见）比正常情况更快。 还要记住，根据TIOBE最流行的系统语言，C甚至不支持异常。 对于一种语言的异常处理来说，处理器的优化似乎非常不可能，因为它们的实现在编译器中甚至没有标准化。

即使异常更快，你仍然不应该在预期目的之外使用它们，以免你在世界上混淆其他所有程序员。

Answer 3

没有。比将变量放入寄存器更快。 即使有明确的硬件支持，异常仍然需要内存访问等内容。

C ++异常在大多数情况下都不能以这种方式实现，因为c ++需要展开堆栈并破坏对象。

Answer 4

答案在技术上是正确的，但具有很强的误导性。

问题的核心是观察异常是例外。 他们通常不会发生。 返回错误代码时不是这种情况。 即使没有错误，也会始终发生这种情况。 在这种情况下，函数仍然必须返回0 ，或true ，或-1 ，或...

现在这意味着CPU和编译器可以专门优化异常失败的函数。 但重要的是要实现他们优化的内容， 这就是非故障，非例外情况 - 以特殊情况为代价。

一旦我们意识到这一点，我们就可以看一下编译器和CPU如何优化这种情况。 一种常见的方法是将异常代码与普通代码分开。 因此，该代码通常不会在CPU缓存中结束，因此可以包含更多有用的代码。 实际上，异常代码可能根本不会在RAM中结束，而是保留在磁盘上。

另一种支持机制是CPU分支预测器。 它会记住导致异常代码的分支通常不会被采用，因此预测下次它们也不会被采用。 编译器甚至可以将其作为提示。 但是，这个提示功能已经放弃了英特尔奔腾4; 现代CPU预测分支足够好。

Answer 5

即使它们更快，你也不应该将它们用于除特殊条件之外的任何事情。 如果你滥用它们，你的程序就更难调试了。 在gdb中，您可以执行“catch throw”并轻松找出程序出错的位置并抛出异常，但如果您在常规处理过程中抛出异常则不行。

Answer 6

你的问题有点不清楚，因为你实现例外的意思包括三件事：

• 输入try块。 这可以 没有成本，但往往会使throw更加昂贵。 在SO上有一个更具体的问题 。
• 执行throw 。 在SO上有一个更具体的问题 。
• 展开堆栈以从throw到catch ，并将错误处理代码（在catch ）加载到CPU缓存中。 您应该忽略此费用，因为如果使用状态代码而不是例外，您必须支付此费用。

Answer 7

这是有人做了一些实际基准测试的博客文章： https://pspdfkit.com/blog/2020/performance-overhead-of-exceptions-in-cpp/

tl;dr： throw / catch机制比返回值慢一个数量级，所以如果你关心性能，你应该只在特殊情况下使用它。