Jak zaimplementowane są wyjątki pod maską?

Oto wspólny sposób implementacji WYJĄTKÓW w C++ :
http://www.codesourcery.com/public/cxx-abi/abi-eh.html

Jest przeznaczony dla architektury Itanium, ale opisywana tutaj implementacja jest używana również w innych architekturach. Zauważ, że jest to długi dokument, ponieważ wyjątki w C++ są skomplikowane.

Oto dobry opis jak LLVM implementuje wyjątki:
http://llvm.org/docs/ExceptionHandling.html

Ponieważ LLVM ma być wspólna reprezentacja pośrednia dla wielu uruchomień, opisane mechanizmy mogą być stosowane w wielu językach.

W swojej książce C Interfaces and Implementations: Techniques for Creating Reusable Software, D. R. Hanson dostarcza miłą implementację WYJĄTKÓW w czystym C przy użyciu zestawu makr i setjmp/longjmp. Dostarcza makra TRY/RAISE/EXCEPT/FINALLY, które mogą emulować prawie wszystko, co robią wyjątki C++ i nie tylko.

Kod można przejrzeć tutaj (spójrz na except.H / z wyjątkiem.c).

Kompilatory C/C++ wykorzystują podstawowe funkcje systemu operacyjnego do obsługi wyjątków. Frameworki takie jak. Net czy Java również polegają, w maszynie wirtualnej, na obiektach systemu operacyjnego. Na przykład w systemie Windows prawdziwe podnoszenie ciężarów odbywa się przez Seh, strukturyzowaną infrastrukturę obsługi wyjątków. Powinieneś koniecznie przeczytać stary artykuł referencyjny: A Crash Course on the Depths of Win32™ Structured Exception Handling .

Co do kosztów nieużywania WYJĄTKÓW, to są drogie, ale w porównaniu z czym? W porównaniu do kodów błędów zwrotnych? Po uwzględnieniu kosztów poprawności i jakości kodu wyjątki zawsze wygrywają w przypadku aplikacji komercyjnych. Poza kilkoma bardzo krytycznymi funkcjami na poziomie systemu operacyjnego, wyjątki są zawsze lepsze.

Ostatni, ale nie mniej ważny, jest anty-wzorzec używania WYJĄTKÓW do kontroli przepływu. Wyjątki powinny być wyjątkowe, a kod, który nadużywa wyjątków od kontroli przepływu, zapłaci cenę w wydajności.

Najlepszą pracą napisaną na temat implementacji WYJĄTKÓW (pod maską) jest Obsługa wyjątków w CLU autorstwa Barbary Liskow i Alana Snydera. Odnosiłem się do niego za każdym razem, gdy uruchamiałem nowy kompilator.

Dla nieco wyższego poziomu widoku implementacji w C przy użyciu setjmp i longjmp, polecam Interfejsy i implementacje Dave ' a Hansona C (jak Eli Bendersky).

Kluczową rzeczą, którą implementacja WYJĄTKÓW musi obsłużyć, jest sposób powrotu do obsługi wyjątków po wyrzuceniu wyjątku. Ponieważ możesz wykonać dowolną liczbę zagnieżdżonych wywołań funkcji od instrukcji try w C++, musi rozwinąć stos wywołań szukając obsługi. Jednak zaimplementowane, musi to pociągnąć za sobą koszt rozmiaru kodu utrzymania wystarczającej ilości informacji w celu wykonania tej operacji (i ogólnie oznacza tabelę danych dla wywołań które mogą przyjmować wyjątki). Oznacza to również, że ścieżka wykonania kodu dynamicznego będzie dłuższa niż po prostu powrót z wywołań funkcji(co jest dość niedrogą operacją na większości platform). W zależności od wdrożenia mogą wystąpić również inne koszty.

Koszt względny będzie się różnić w zależności od używanego języka. Im wyższy poziom języka, tym mniej prawdopodobne, że koszt rozmiaru kodu będzie miał znaczenie, a Informacje mogą być przechowywane niezależnie od tego, czy wyjątki są używany.

Aplikacja, w której Korzystanie z wyjątków (i C++ w ogóle) jest często unikane z dobrych powodów jest wbudowany firmware. W typowych małych platformach typu bare metal lub RTOS możesz mieć 1MB miejsca na kod lub 64K, a nawet mniej. Niektóre platformy są tak małe, że nawet C nie jest praktyczne w użyciu. W tego rodzaju środowisku wpływ wielkości jest istotny ze względu na koszty wymienione powyżej. Ma również wpływ na samą bibliotekę standardową. Dostawcy wbudowanych łańcuchów narzędzi często wytwarzają bibliotekę bez wyjątku, co ma ogromny wpływ na rozmiar kodu. Wysoce optymalizujące Kompilatory mogą również analizować callgraph i optymalizować potrzebne informacje o ramce wywołania dla operacji unwind w celu znacznej redukcji miejsca. Wyjątki utrudniają również analizę trudnych wymagań w czasie rzeczywistym.

W bardziej typowych środowiskach koszt rozmiaru kodu jest prawie na pewno nieistotny, a współczynnik wydajności jest prawdopodobnie kluczowy. To, czy ich użyjesz, zależy od twojej wydajności wymagania i sposób ich wykorzystania. Korzystanie z wyjątków w wyjątkowych przypadkach może stworzyć elegancki projekt, ale przy kosztach wydajności, które mogą być nie do przyjęcia dla Systemów o wysokiej wydajności. Implementacje i koszt względny będą się różnić w zależności od platformy i kompilatora, więc najlepszym sposobem, aby naprawdę zrozumieć, czy wyjątki są problemem, jest analiza wydajności własnego kodu.

setjmp() i longjmp() zazwyczaj.

Wyłapywanie WYJĄTKÓW ma niebanalny koszt, ale dla większości celów nie jest to wielka sprawa.

Kod C++ w Google (z wyjątkiem niektórych przypadków specyficznych dla Windows) nie używa WYJĄTKÓW: cfr the guidelines , krótka forma: "We do not use C++ exceptions". Cytowanie z dyskusji (naciśnij strzałkę, aby rozwinąć adres URL):

Nasza rada przed używaniem wyjątków jest nie opiera się na filozoficznych lub podstawy moralne, ale praktyczne. Ponieważ chcielibyśmy skorzystać z naszego projekty open-source w Google i trudno to zrobić, jeśli te projekty wykorzystują wyjątki, potrzebujemy na odradzam wyjątki w Google również projekty open-source. Rzeczy pewnie byłoby inaczej, gdybyśmy mieli żeby zrobić to od nowa.

Zasada ta nie ma zastosowania do kodu Google w innych językach, takich jak Java i Python.

Jeśli chodzi o wydajność-rzadkie stosowanie wyjątków prawdopodobnie będzie miało znikome skutki, ale nie nadużywaj ich.

Osobiście widziałem Kod Javy, który wykonywał dwa rzędy wielkości gorzej niż mógł (zajął około x100 czasu), ponieważ wyjątki były używane w ważnej pętli zamiast bardziej standardowych if/returns.

Niektóre środowiska uruchomieniowe, takie jak Objective-C runtime mają zerowe 64-bitowe wyjątki. Oznacza to, że wejście do bloku prób nic nie kosztuje. Jest to jednak dość kosztowne, gdy wyjątek jest wyrzucany. Wynika to z paradygmatu "optymalizacji dla przeciętnego przypadku" - wyjątki mają być wyjątkowe, więc lepiej jest zrobić przypadek, gdy wyjątki nie istnieją naprawdę szybko, nawet jeśli odbywa się to kosztem znacznie wolniejszych WYJĄTKÓW.