Python中异常处理的成本

Question

在另一个问题中，被采纳的答案建议用try/except块代替Python代码中的一个（非常简单）if语句以提高性能。

除了编码风格问题以外，并假设异常永远不会触发，相比于没有异常处理程序和使用0比较的if语句，在性能方面使用异常处理程序有多少差异？

- Thilo

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你测量它时，学到了什么？ - S.Lott

相关问题：https://dev59.com/XnI-5IYBdhLWcg3weoPR - tzot

如果控制流程进入except部分的可能性较小，而if/else的可能性较大，则使用try/except。 - ns15

Answer 1

为什么不使用timeit模块来测量呢？这样你就可以看到它是否与你的应用程序相关。

好的，所以我刚刚尝试了以下操作（在Windows 11上使用Python 3.11.1）：

import timeit

statements=["""\
try:
    b = 10/a
except ZeroDivisionError:
    pass""",
"""\
if a:
    b = 10/a""",
"b = 10/a"]

for a in (1,0):
    for s in statements:
        t = timeit.Timer(stmt=s, setup='a={}'.format(a))
        print("a = {}\n{}".format(a,s))
        print("%.2f usec/pass\n" % (1000000 * t.timeit(number=100000)/100000))

结果：

a = 1
try:
    b = 10/a
except ZeroDivisionError:
    pass
0.06 usec/pass

a = 1
if a:
    b = 10/a
0.05 usec/pass

a = 1
b = 10/a
0.03 usec/pass

a = 0
try:
    b = 10/a
except ZeroDivisionError:
    pass
0.27 usec/pass

a = 0
if a:
    b = 10/a
0.02 usec/pass

a = 0
b = 10/a
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 5, in <module>
  File "C:\Python311\Lib\timeit.py", line 178, in timeit
    timing = self.inner(it, self.timer)
             ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
  File "<timeit-src>", line 6, in inner
ZeroDivisionError: division by zero

正如您所见，使用 try/except 语句与显式的 if 语句之间没有太大区别，除非触发异常。 （当然，没有任何控制结构是最快的，尽管不会快多少，并且如果出现问题，它将使程序崩溃）。

将其与2010年获得的结果进行比较：

a = 1
try:
    b = 10/a
except ZeroDivisionError:
    pass
0.25 usec/pass

a = 1
if a:
    b = 10/a
0.29 usec/pass

a = 1
b = 10/a
0.22 usec/pass

a = 0
try:
    b = 10/a
except ZeroDivisionError:
    pass
0.57 usec/pass

a = 0
if a:
    b = 10/a
0.04 usec/pass

a = 0
b = 10/a
ZeroDivisionError: int division or modulo by zero

看起来我现在使用的电脑大约比我以前使用的快了两倍。处理异常的成本似乎相同，而“正常”的操作（算术）的改进甚至比控制结构的处理更多，但是那些年代的观点仍然存在：

所有这些都在同一数量级内，并且不太可能有所区别。只有在条件实际满足时（通常情况下），if版本才会显着更快。

- Tim Pietzcker

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有趣。因此，try/except比if a != 0更快。 - Thilo

啊，用词精妙：“它们都在同一数量级内”……我怀疑许多避免使用异常的人这样做是因为他们期望异常会慢10倍。 - Garrett Bluma

在我的 Fedora 上使用 Python 2.7.5 运行您的代码表明，当 a=1 时，“if”版本（0.08 usec/pass）比“try/except”版本（0.11 usec/pass）更快。 - duleshi

@duleshi 很有趣。我想知道这是不是x86/x64的问题？或者可能是不同的处理器扩展？ - Basic

嗯，根据定义，它们不在同一数量级内，因为“try”版本的运行时间比“if”版本慢了10倍以上。支付50微秒是否太高的代价是另一个问题。 - lesurp

这个答案虽然有用，但是现在已经非常陈旧了，我想知道现在的可比时间。更新结果（Dell Latitude 5410，Windows 10，Python 3.8）：触发 except 块的成本现在为 0.26 微秒。所以现在的成本大约是之前的一半，在所有其他情况下，它更像是 2010 年的四分之一。 - Ben Taylor

Answer 2

实际上，这个问题已经在设计和历史常见问题中得到了回答：

如果没有引发异常，try/except块非常高效。实际上，捕获异常是代价高昂的。

- Michael

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我在想，“极其高效”到底有多高效。显然，它比一个非常简单的“if”语句还要快。 - Thilo

你发布的摘录来自于设计和历史常见问题解答。 - nitsas

也许“极其高效”意味着类似于Java中所做的事情？ - ebk

Answer 3

在Python 3.11中，

实现了“零成本”异常。当没有引发异常时，try语句的成本几乎被消除。（由Mark Shannon在bpo-40222中贡献。）

https://docs.python.org/3.11/whatsnew/3.11.html#optimizations

- SuperNova

Answer 4

这个问题是误导性的。如果你假设异常永远不会被触发，那么两种代码都不是最优的。

如果你假设异常作为错误条件的一部分被触发，那么你已经超出了想要最优代码的范畴（而且你可能也不会以那种细粒度的方式处理它）。

如果你将异常作为标准控制流的一部分使用——这是Pythonic的“请求原谅，而不是事先获得许可”的方式——那么异常将被触发，成本取决于异常的类型、if的类型以及你估计异常发生的时间百分比。

- user79758

Answer 5

Q: 在 Python 中，try/catch 会有显著的性能损耗么？

我在使用 try/catch 时需要担忧吗？有哪些方面需要注意吗？

这只是之前已经给出的答案的摘要。

A: 当发生异常时，if 语句比较快，否则没有区别。

@SuperNova 表示，异常处理的成本为零，因此在没有异常的情况下，与 if-语句相比更快。但是，处理异常的成本很高，因此：

对可能失败的操作使用 try。如果可能的话，避免对已知会失败的操作使用 try

例如：

1. 好的情况下，使用 try：

try:
    x = getdata() # an external function 
except:
    print('failed. Retrying')

2. 糟糕的情况下，这里更倾向于使用if版本：

y = f(x) # f never fails but often returns 0
try:
    z = 1 / y # this fails often
except:
    print('failed.')

# if-version
y = f(x)
if y != 0:
    z = 1 / y
else:
    print('failed.')

- Hunaphu