如果 catch 什么都不做，编译器优化会删除 try/catch 块吗？答案

【问题标题】：Would compiler optimization remove try/catch block if catch does nothing?如果 catch 什么都不做，编译器优化会删除 try/catch 块吗？
【发布时间】：2023-03-16 03:17:02
【问题描述】：

我正在使用包含很多 try catch 块的代码，但大多数情况下 catch 块什么都不做。如下面的代码中fib 函数正在抛出invalid_argument 异常。 main 中的函数调用在 try 块中，但 catch 块除了捕获异常之外什么都不做。

我想知道编译器是否会在代码优化期间去掉这种异常处理？

#include <iostream>
#include <exception>


// Declaration for Wmissing-declarations flag
int fib(int);

int fib(int n)
{
    if (n < 0)
        {
            throw std::invalid_argument("Invalid argument");
        }
    if (n == 0 || n == 1)
        return n;
    
    return fib(n-1) + fib(n-2);
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    int _number;
    std::cin >> _number;
    try
    {
        std::cout << fib(_number) << std::endl;
    }
    catch(const std::invalid_argument & e)
    {
        
    }
    return 0;
}

在打开大多数（我所知道的）标志的情况下编译上面的代码，如下所示，不会显示任何警告。

g++ -o except exceptions.cxx -pedantic -Wall -Wextra -Wcast-align -Wcast-qual -Wctor-dtor-privacy -Wdisabled-optimization -Wformat=2 -Winit-self -Wlogical-op -Wmissing-declarations -Wmissing-include-dirs -Wnoexcept -Wold-style-cast -Woverloaded-virtual -Wredundant-decls -Wshadow -Wsign-conversion -Wsign-promo -Wstrict-null-sentinel -Wstrict-overflow=5 -Wswitch-default -Wundef -Werror -Wno-unused

【问题讨论】：

存在捕获这一事实确保了异常被捕获。否则它将立即终止此功能以及可能许多其他功能，并且很可能会导致程序终止。它最终会导致程序返回非零值 - 用户外部的错误代码信息，表明程序中发生错误。但是，这些被捕获并返回 0。
编译器无法删除catch 作为优化，因为这会改变程序的行为。除了极少数和特定的情况外，优化永远不允许改变可观察的行为。它也不能删除throw，因为如果n < 0，函数fib不能被允许return。
一个完美的编译器可以被允许“重写”你的程序以在不使用throw std::invalid_argument("Invalid argument");的情况下具有相同的可观察行为，但这对你来说一定是察觉不到的（就行为而言）。所以真正的问题是为什么你特别关心异常是否被优化？你怎么知道区别？这可能是 XY 问题。
编译器至少必须展开堆栈。鉴于fib 在必须展开的递归调用中有两个临时变量，并且编译器不知道fib 将从什么堆栈深度抛出，仅此一项就排除了删除。 godbolt.org/z/v37n6rxba
问题的前提是错误的：一个空的try...catch块不会什么都不做。

标签： c++ performance c++11 error-handling c++20

【解决方案1】：

我想知道编译器是否会在代码优化期间去掉这种异常处理？

TL;DR：不，编译器不能并且不得优化掉此类异常处理。

作为mentioned in the comments，空 catch 块不与没有try ... catch 块相同。

在您的示例中，虽然catch 块中实际上没有执行代码，但将负数传递给fib 函数时抛出的异常仍然被那个块。那时，catch 块在概念上被输入，然后很快退出——将控制权（无声地）传递给紧随该空块之后的代码。

在调用catch 块时，还会执行一些(necessary) stack unwinding 和可能的其他“补救”操作；因此，即使是这样一个空的 catch 块，实际上仍然会捕获相关异常（指定为其参数）。

因此，对于您的代码（原样），输入测试值-3 将导致程序正常、成功终止。在我的 Windows 控制台（从 Visual Studio 调用）上，我看到了：

-3

C:\SGGCode.exe (process 2888) exited with code 0.
Press any key to close this window . . .

但是，如果我删除 try..catch 块，提供以下 main（其他所有内容保持不变）：

int main(int argc, char* argv[])
{
    int _number;
    std::cin >> _number;
    std::cout << fib(_number) << std::endl; // Removed try...catch
    return 0;
}

然后，当我运行程序并给出相同的输入时，我得到了这个未捕获的异常错误：

-3

C:\SGGCode.exe (process 2420) exited with code -1073740791.
Press any key to close this window . . .

（注意-1073740791 是0xc00004096，也就是uncaught exception error。）

为了使事情更清楚位，请尝试在您的main 中的return 0; 行之前添加如下一行：

    std::cout << "See - I'm still here!" << std::endl;

使用空的catch，将执行；没有它，程序会在到达之前崩溃。

【讨论】：