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关于性能：测量C ++中的异常处理开销

2023-04-14 04:10:00

Measuring exception handling overhead in C++

衡量C ++中异常处理开销/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。

我需要从以下情况获得结果：

没有try / catch块时开销

有try / catch块但未引发异常时的开销

引发异常时的开销

有关C ++性能的技术报告草稿中的5.4节完全涉及异常的开销。

作为建议：抛出异常时，不要为开销过多地打扰。异常处理实现通常不会使快速抛出和捕获缓慢。没关系，因为这些案例很特殊。

卡尔

这是我想出的测量代码。您看到任何问题吗？

到目前为止，可在Linux和Windows上运行，并使用以下命令进行编译：

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

或例如Visual C ++ Express。

要获取基本情况("从语言中完全删除了例外支持")，请使用：

1	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。由于机器负载的变化，它们可能都是骗人的，但是它们确实提供了有关相对异常处理开销的一些信息。 (执行摘要：没有抛出异常时什么都不是，实际上抛出异常时很大。)

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#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
");
#else
printf("case1\tcase2\tcase3
");
#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("
");
}

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

凯文·弗雷(Kevin Frei)在他的演讲" Windows上C ++异常处理的代价"中谈到了异常处理的性能代价。 (在"摘要和结论"下，有一个列表项表示" [异常处理性能成本并非总是可衡量的"。)

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。尝试代码和捕获代码都很小，以至于所有内容都适合指令和数据缓存。但是编译器可能会尝试将捕获代码移离try代码，从而减少正常保存在缓存中的代码量，从而提高性能。

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

卡尔

没有真正好的方法可以在代码中进行测量。您将需要使用分析器。

这不会直接向您显示花费多少时间进行异常处理，但是通过一点点研究，您会发现哪些运行时方法可以处理异常(例如，对于VC ++。NET，它是__cxx_exc [...])。

加倍他们的时间，你就有开销。在我们的项目中，我们使用了Intel的vTunes，它可以与Visual C ++和gcc一起使用。

编辑：好吧，如果您只需要一个可能有效的通用编号。以为您有一个实际的应用程序可以分析您无法关闭异常的情况。

这里显示了有关g ++如何处理异常的完整详细信息。它描述它是用于Itanium体系结构，但是所使用的通用技术是相同的。它不会告诉您确切的时间开销，但是您可以了解大致的代码开销。

答案是否取决于抛出后必须进行的清理？如果抛出一个异常导致整个对象的负载超出堆栈范围，那么这将增加开销。

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。

开销异常处理性能测量