C++ Exceptions for Smaller Firmware

• 语言: 英语
• 格式: .pdf
• 来源: github.com/CppCon

摘要

文档讨论了C++异常在嵌入式固件中的应用及其挑战。固件开发者通常避免使用C++异常的原因包括对动态内存、堆、malloc的需求，无界内存使用，二进制大小增加，以及对整个C++ STL、异常表和运行时类型信息（RTTI）的依赖。此外，异常处理还涉及非确定性类型比较（dynamic_cast）、帧展开和帧评估等性能问题。文档还提到通过优化异常处理机制，如减少代码生成、压缩unwind信息和仅支付一次异常机制的费用，可以提高C++异常的效率和可扩展性。

AI总结

本文探讨了固件开发者为何避免使用C++异常，并分析了C++异常在嵌入式系统中面临的挑战及优化方法。

### 固件开发者避免C++异常的原因
1. **资源消耗**：
- 需要动态内存管理（堆、malloc）。
- 可能导致内存使用失控。
- 增加二进制文件大小，需要完整的C++标准库（STL）、异常表和运行时类型信息（RTTI）。

2. **性能问题**：
- 异常处理增加了运行时开销，包括非确定性的类型比较（dynamic_cast）。
- 栈展开和函数调用的二进制搜索导致执行时间变长。

3. **复杂性**：
- 异常处理机制涉及复杂的底层操作，增加了开发和维护的难度。

### C++异常的优化与未来方向
1. **优化方法**：
- 通过减少代码生成和优化 unwind 信息，降低异常处理的开销。
- 只为需要异常处理的函数支付相关成本，避免全局影响。

2. **未来改进方向**：
- 简化C++的异常处理机制，使其更高效、更易于使用。
- 参考Herb Sutter提出的“零开销原则”，优化C++的异常和RTTI实现。

### 总结
C++异常在嵌入式固件中的应用面临资源和性能限制，但通过工具和优化方法，未来有望在不显著增加开销的情况下更好地支持异常处理。