Как обработка исключений C ++ преобразуется в машинный код

Плохие реализации обработчиков исключений помещают какой-то блок обработчика исключений для каждого предложения try в стеке времени выполнения при вводе предложения try и выталкивают его при выходе из предложения try. Также сохраняется местоположение, содержащее адрес самого последнего отправленного блока обработчика исключений. Обычно эти обработчики исключений объединены в цепочку, поэтому их можно найти, перейдя по ссылкам от самых последних к более старым версиям. Когда возникает исключение, обнаруживается указатель на последний нажатый блок обработчика EH и проверяется обработка случаев EH этого предложения try. Попадание в случай EH приводит к тому, что очистка стека происходит обратно до точки нажатого EH, и управление передается к случаю EH. Отсутствие попаданий в EH приводит к обнаружению следующего EH, и процесс повторяется. Схема SEH для 32-разрядной версии Windows является версией этого.

Это плохая реализация, потому что программа оплачивает время выполнения за каждое предложение try (push, затем pop), даже если не возникает исключения.

Хорошие реализации просто записывают таблицу диапазонов, в которых встречаются предложения try. Это означает нулевые накладные расходы на вход / выход из предложения try. (Мой PARLANSE язык параллельного программирования использует эту технику). Исключение ищет ПК точки исключения в таблице и передает управление EH, выбранному таблицей. Код EH сбрасывает стек соответствующим образом. Быстро и красиво. Я думаю, что Windows 64-битная EH относится к этому типу, но я не смотрел внимательно.

[ИЗМЕНИТЬ апрель 2020 г .: Недавно только что измерил стоимость исключений PARLANSE. 0нС (по замыслу), если нет исключения; 25 нс на i7 с тактовой частотой 3 ГГц от броска до захвата до подтверждения (конец пустого улова). OP добавил ссылку, измеряющую обработку исключений C ++ на уровне примерно 1000 нс для простейшего вида, и буквально нестандартную схему обработки, которая синхронизируется с 57 нс для исключения или отсутствия исключения; Тактовая частота ЦП для версий C ++ немного ниже, поэтому эти цифры приведены только для приблизительного сравнения.]

Комитет по стандартизации C ++ опубликовал технический отчет «Производительность C ++», чтобы развенчать многие мифы о том, как функции C ++ якобы замедляют работу. Это также включает подробности о том, как может быть реализована обработка исключений. черновик этого технического отчета доступен бесплатно. См. Раздел 5.4.1. «Проблемы и методы реализации обработки исключений».

Asm из обозревателя компилятора Godbolt для вызова x86-64 System V соглашение с C ++ ABI из g ++ 8.2 для функции, которая улавливает, и функции, которая выбрасывает.

x86-64 System V использует раздел .eh_frame для метаданных раскрутки стека, поэтому функции библиотеки-помощника по исключениям знают, как обходить стек и восстанавливать регистры. Вот что делают .cfi директивы.