Python中异常处理的开销

Question

在另一个问题中，接受的答案建议用一个try/except块来替代Python代码中的一个（非常简单的）if语句，以提高性能。

抛开编码风格的问题，假设这个异常从来不会被触发，那么有一个异常处理器和没有异常处理器，以及用一个比较是否为零的if语句相比，性能上到底差别有多大呢？

Answer 1

在Python 3.11版本中，

实现了“零成本”的异常处理。当没有发生异常时，使用try语句的开销几乎被消除了。

https://docs.python.org/3.11/whatsnew/3.11.html#optimizations

Answer 2

这个问题其实在设计与历史常见问题解答中已经回答过了：

如果没有出现异常，使用try/except代码块是非常高效的。实际上，捕获一个异常是比较耗费资源的。

Answer 3

你为什么不使用timeit模块来测量一下呢？这样你就能看到它对你的应用程序是否有影响。

好吧，我刚刚尝试了以下代码（在Windows 11上使用Python 3.11.1）：

import timeit

statements=["""\
try:
    b = 10/a
except ZeroDivisionError:
    pass""",
"""\
if a:
    b = 10/a""",
"b = 10/a"]

for a in (1,0):
    for s in statements:
        t = timeit.Timer(stmt=s, setup='a={}'.format(a))
        print("a = {}\n{}".format(a,s))
        print("%.2f usec/pass\n" % (1000000 * t.timeit(number=100000)/100000))

结果：

a = 1
try:
    b = 10/a
except ZeroDivisionError:
    pass
0.06 usec/pass

a = 1
if a:
    b = 10/a
0.05 usec/pass

a = 1
b = 10/a
0.03 usec/pass

a = 0
try:
    b = 10/a
except ZeroDivisionError:
    pass
0.27 usec/pass

a = 0
if a:
    b = 10/a
0.02 usec/pass

a = 0
b = 10/a
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 5, in <module>
  File "C:\Python311\Lib\timeit.py", line 178, in timeit
    timing = self.inner(it, self.timer)
             ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
  File "<timeit-src>", line 6, in inner
ZeroDivisionError: division by zero

如你所见，使用try/except语句和直接用if语句之间的差别不大，除非真的触发了异常。（当然，如果没有任何控制结构，速度是最快的，不过差别不大，如果出现问题程序会崩溃）。

再看看2010年的结果：

a = 1
try:
    b = 10/a
except ZeroDivisionError:
    pass
0.25 usec/pass

a = 1
if a:
    b = 10/a
0.29 usec/pass

a = 1
b = 10/a
0.22 usec/pass

a = 0
try:
    b = 10/a
except ZeroDivisionError:
    pass
0.57 usec/pass

a = 0
if a:
    b = 10/a
0.04 usec/pass

a = 0
b = 10/a
ZeroDivisionError: int division or modulo by zero

我现在用的电脑速度大约是那时候的两倍。处理异常的成本看起来是一样的，而“正常”的操作（算术运算）比控制结构的处理速度提升得还要多，但多年前的观点依然成立：

这些操作的速度都在同一个数量级上，基本上不会有什么影响。只有在条件真的满足（经常会发生）时，if版本的速度才会明显更快。