C++ 异常处理的开销

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C++ 异常是 C++ 有别于 C 的一大特性 ，异常处理机制给开发人员处理程序中可能出现的意外错误带来了极大的方便，但为了实现异常，编译器会引入额外的数据结构与处理机制，增加了系统的开销。天下没有免费的午餐，使用异常时我们必须了解其带来的开销和问题。

C++ 异常处理使用 try、throw 和 catch 三个关键词来完成，在程序执行过程中，异常处理流程大致如下：当函数体内某处发生异常（trow 异常）时，会检查该异常发生的位置是否在当前函数的某个 try 块之内，如果在的话，那么就需要找出与该 try 块配套的 catch 块。如果 catch 不匹配或者不在当前函数的某个 try 块的话，则沿着函数调用链逐层向上查找。当回退到上一层函数后，重复前面的操作。为了能够成功地捕获异常和正确地完成栈回退（stack unwind），C++引 入了相应的处理机制以及 TRYBLOCK、CATCHBLOCK 和UNWINDTBL 数据结构来保存异常处理。我们首先来看看引入了异常处理机制的栈框架。

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在每个 C++ 函数的栈框架中都多了一些与异常处理相关的数据，仔细观察的话，多出来的东西正好是一个 EXP 类型的结构体，这是一个典型的单向链表式结构：

（1）piPrev 成员指向链表的上一个节点，它主要用于在函数调用栈中逐级向上寻找匹配的 catch 块，并完成栈回退工作；

（2）piHandler 成员指向完成异常捕获和栈回退所必须的数据结构（主要是两张记载着关键数据的表：try块表tblTryBlocks 及栈回退表tblUnwind）；

（3）nStep 成员用来定位 try 块，以及在栈回退表中寻找正确的入口。其中EXP类型的结构体是一个单向链表式结构，用于完成异常回溯捕获以及栈回退清理工作。

一般来说，使用异常处理，因为异常处理信息的加入，除了会降低程序执行速度，也会导致编译生成后的程序尺寸偏大。

异常处理除了上面涉及的时间与空间的开销，使用时也会带来如下问题： （1）项目中使用异常，需要考虑与未使用异常的第三方和旧项目代码的整合问题，避免出现一异常安全问题； （2）异常使用不当，容易造成内存泄漏和程序崩溃，比如函数内抛出异常需要注意栈展开导致的内存泄露，析构函数抛出异常将程序置于不确定状态等； （3）异常的跳转会彻底扰乱程序的执行流程并难以判断，给代码调试和维护增加难度； （4）为保证写出异常安全的代码，往往需要借用C++其它特性，如智能指针，这又进一步加剧了代码可读性的恶化与程序的时空开销，包括编译时间的延长，运行效率的较低以及代码尺寸的增大。

异常处理是 C++ 中十分有用的崭新特性之一，在大多数情况下，有着优异的表现和令人满意的时空效率。但使用异常时，我们要充分意识到异常带来和开销和需要注意的问题，综合考虑之下，再谨慎使用异常。

参考文献

改善C++程序的150个建议[M].李健.建议69：熟悉异常处理的代价 C++异常机制的实现方式和开销分析