D中异常处理的开销

Question

在D2编程语言中，使用异常处理会有哪些性能影响？特别是：

• 如果我没有编写异常处理代码会怎样？
• 如果我编写了异常处理代码，但从未出现过异常会怎样？
• 如果我编写了异常处理代码，并且出现了异常会怎样？
• 异常处理是否会导致错过任何优化机会？
• 是否可以像许多（大多数？）C++实现那样禁用异常处理？

我知道几乎所有商业游戏开发工作室都会禁用C ++中的异常处理，因为正确处理异常涉及到的性能影响和增加的开发时间。我知道 D 使得后者不那么痛苦，但性能如何呢？

当然，这可能都是实现定义的，因此对于此问题，请集中关注 DMD 编译器。

- Peter Alexander

Answer 1

我不能谈论 D 或其任何编译器，但我可以告诉您一些关于 C++、Windows 和 Visual Studio 编译器的信息。这可能有助于您大致了解 D 是如何工作的。

首先，32 位和 64 位机器上的异常处理方式是不同的。x86 ABI（过程前奏/后奏、展开、调用约定）更加松散，因此编译器和程序本身必须做更多的工作。x86-64 ABI 更严格，操作系统发挥更大的作用，使程序自身更容易处理异常。如果您在 Windows 上运行 D，则它很可能像 C++ 一样使用 SEH（结构化异常处理）。

再次强调，以下所有回答都与 Windows、C++ 和 Visual Studio 相关。

如果我没有编写异常处理代码呢？

x86/x86-64：该方法没有成本。

如果我编写了异常处理代码，但从未抛出异常呢？

x86：即使没有抛出异常，该方法也会产生成本。异常处理信息被推入 TIB（线程信息块），例如初始范围和特定于函数的异常处理程序。为了知道要析构哪些对象和搜索哪些处理程序，需要维护一个作用域变量。随着进入 try 块并构造具有析构函数的堆栈对象，该作用域变量将被更新。

x86-64：由于规则更严格，因此没有额外的代码（或非常非常少）。这是相对 x86 的一个很大优势。

如果我编写了异常处理代码，并且抛出了异常呢？

无论在x86还是x86-64上，抛出异常都会有一定的开销。不过，异常应该是例外而非常规控制流程。只有在真正意外的情况下才使用它们。基本上，您永远不必担心异常的成本。即使它们需要2秒钟，您也不用担心，因为它们只会在一切都出现问题的情况下发生。 话虽如此，在x86-64上抛出异常比在x86上抛出异常更昂贵。x86-64架构针对没有抛出异常的情况进行了优化，理想情况下，这几乎是所有时间。

总体而言：

• 我看不出传播错误代码比异常处理更快，尤其是在x64平台上。
• 我怀疑除非您滥用异常，否则您永远不会发现异常处理成为问题。
• 如果您不确定，您应该测量代码的性能。

- Chris Schmich

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对于一般情况，这是一个很好的回应。我还想说，如果编写异常处理代码会减慢开发速度，那么之前你的开发速度太快了；如果“几乎所有”工作室都禁用异常处理，那么他们就是在自己给自己挖坑。可以说，大型项目比小型项目更有利于使用异常处理代码。事实上，我想到了《辐射3》在发布时，似乎该游戏大量使用了异常处理，但不幸的是，他们没有处理所有的异常。 - Tim

嗨，Chris！你能推荐一本详细描述这个问题的书吗？ - D_E

@D_E：不幸的是，编译器实现有点神秘，异常处理更是如此（因为它涉及操作系统、语言、运行时和编译器）。我的知识来自于在微软性能分析团队的工作。我建议你在网上搜索，因为我认为那将是你最好的选择。 - Chris Schmich

x86/x86-64：这种方法没有任何成本。鉴于更大的代码大小和较少的优化机会，你真的能这么说吗？ - John McFarlane

Answer 2

据我所知，DMD使用平台本身的机制。在Windows上，这将是结构化异常处理，这也是MSVC ++用于实现异常的方式。

在Linux上，我认为它使用与GCC相同的异常表机制。在其他平台上，我不清楚。

从性能上来看，它可能与C ++相同（或者至少非常接近）。

- DK.