Как C++ обработката на изключения се превежда в машинен код

Лошите имплементации на манипулатори на изключения изтласкват някакъв вид блок манипулатори на изключения за всяка клауза try в стека по време на изпълнение, когато клаузата try се въвежда, и го изваждат, когато клаузата try се излезе. Местоположение, съдържащо адреса на последния избутан блок за обработка на изключения, също се поддържа. Обикновено тези манипулатори на изключения са верижни заедно, така че да могат да бъдат намерени чрез следване на връзки от най-новите към по-старите версии. Когато възникне изключение, се намира указател към последния натиснат EH манипулаторен блок и се проверява обработката на EH случаите на тази клауза за опит. Попадение в случай на EH кара почистването на стека да се извърши обратно до точката на изтласкан EH и контролът се прехвърля към случая EH. Липсата на попадения в EH води до намиране на следващия EH и процесът се повтаря. 32-битовата SEH схема на Windows е версия на това.

Това е лоша реализация, тъй като програмата плаща цена за време на изпълнение за всяка клауза за опит (натискане, след това изскачане), дори когато не възникне изключение.

Добрите реализации просто записват таблица с диапазони, където се срещат клаузи за опит. Това означава, че няма нулеви разходи за влизане/излизане от клауза за опит. (Моят PARLANSE език за паралелно програмиране използва тази техника). Изключение търси компютъра на точката на изключение в таблицата и предава контрола на EH, избран от таблицата. EH кодът нулира стека, както е подходящо. Бързо и красиво. Мисля, че Windows 64 bit EH е от този тип, но не съм гледал внимателно.

[РЕДАКТИРАНЕ април 2020 г.: Току-що измери цената на изключенията на PARLANSE наскоро. 0nS (по дизайн), ако няма изключение; 25ns на 3Ghz i7 от хвърляне до улавяне до потвърждаване (краен празен улов). OP добави връзка, измерваща C++ обработката на изключения при приблизително 1000ns за най-простия вид и буквално нестандартна схема за обработка, която се записва на 57ns за изключение или без изключение; Тактовите честоти на процесора за версиите на C++ са малко по-бавни, така че тези числа са само за грубо сравнение.]

Комитетът по стандартите на C++ публикува технически доклад за „производителността на C++“, за да развенчае много митове за това как функциите на C++ уж ви забавят. Това също включва подробности за това как може да се приложи обработката на изключения. Черновата на този технически доклад е достъпна безплатно. Проверете раздел 5.4.1. „Проблеми и техники за внедряване на обработка на изключения“.

Asm от изследователя на компилатора Godbolt, за извикването на x86-64 System V конвенция с C++ABI на g++8.2, за функция, която хваща, и такава, която хвърля.

x86-64 System V използва секцията .eh_frame за метаданни за разгъване на стека, така че библиотечните функции за подпомагане на изключения знаят как да обикалят стека и да възстановяват регистрите. Това правят директивите .cfi.