C++ 返回值与异常性能答案

【问题标题】：C++ return value versus exception performanceC++ 返回值与异常性能
【发布时间】：2010-07-04 05:04:02
【问题描述】：

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，因此异常比使用变量返回结果状态更快。

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

谢谢

【问题讨论】：

标签： c++ performance exception

【解决方案1】：

请注意，术语“异常处理程序”有歧义。我相信您会发现，硬件人员在谈论异常时的含义如下：

硬件中断，也称为信号，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）
机器检查异常，如果硬件出现问题会停止计算机（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得多：这在 Intel 硬件上还可以，但是使用 gcc 2.95 和一组非常大的异常表，即是在第一次抛出异常时构造的。随后的例外情况很快，但到那时通常会造成损害。诚然，gcc 2.95 相当古老，但它应该足以提醒您不要对 C++ 异常处理的速度进行概括，即使在 Intel 硬件上也是如此。

【讨论】：

【解决方案2】：

我不知道你是从哪里读到的，但这肯定是不正确的。没有任何硬件设计人员会在异常情况下（根据定义不常见）比正常情况下工作得更快。还要记住，C，根据TIOBE 是最流行的系统语言，甚至不支持异常。处理器似乎极不可能针对 ONE 语言的异常处理进行优化，其实现在编译器中甚至都没有标准化。

即使以某种方式异常更快，您仍然不应该在预期目的之外使用它们，以免混淆世界上所有其他程序员。

【讨论】：

【解决方案3】：

没有。没有什么比将变量插入寄存器更快的了。即使有明确的硬件支持，异常仍然需要诸如内存访问之类的东西。

C++ 异常在大多数情况下无法以这种方式实现，因为 C++ 要求展开堆栈并销毁对象。

【讨论】：

【解决方案4】：

答案在技术上是正确的，但高度具有误导性。

问题的核心是观察到异常是异常的。它们通常不会发生。当您返回错误代码时，情况并非如此。即使没有错误，这种情况总是会发生。在这种情况下，函数仍然必须返回 0、true、-1 或 ...

现在这意味着 CPU 和编译器可以专门优化因异常而失败的函数。但重要的是要实现他们优化的，这就是非失败、非异常情况 - 以异常情况为代价。

一旦我们意识到这一点，我们就可以看看编译器和 CPU 如何优化这种情况。一种常见的方法是将异常代码与正常代码分开。因此，该代码通常不会出现在 CPU 缓存中，从而可以包含更多有用的代码。事实上，异常代码可能根本不会出现在 RAM 中，而是留在磁盘上。

另一个支持机制是 CPU 分支预测器。它会记住导致异常代码的分支通常不被采用，因此预测下次它们也不会被采用。编译器甚至可以把它作为提示。然而，这个提示功能在 Intel Pentium 4 之后就被放弃了；现代 CPU 可以很好地预测分支。

【讨论】：

【解决方案5】：

即使它们更快，您也不应该将它们用于除特殊情况之外的任何用途。如果你滥用它们，你的程序会更难调试。在 gdb 中，您可以执行“catch throw”并轻松找出程序出错的地方并抛出异常，但如果您将异常作为常规处理的一部分抛出，则不会。

【讨论】：

【解决方案6】：

你的问题有点不清楚，因为你的意思是实现异常包括三件事：

输入try 块。这可以有没有成本，但往往会使throw更贵。有a more specific question about this on SO。
正在执行throw。有a more specific question about this on SO。
展开堆栈以从throw 获取到它的catch，并将错误处理代码（在catch 中）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异常，您必须支付此费用。

【讨论】：