예외 스택 풀기(Stack Unwinding)와 프로그램 성능 영향

스택 풀기(Stack Unwinding)란?

예외가 발생한 함수에서 예외가 처리되지 않으면, 상위 함수로 돌아가 예외가 처리되기를 시도합니다. 만약, 상위 함수에도 없다면 다시 그 위의 상위 함수로 돌아가며 반복하게 됩니다. 만약, 예외가 발생했는데 어느 곳에서도 try-catch 문이 없다면 프로그램은 종료되고 맙니다.

이렇게 이전에 호출된 함수로 계속 돌아가는 것을 스택 풀기(Stack Unwinding)라고 합니다. 다음의 예제 코드를 보겠습니다.

namespace ExamException
{
    class Program
    {
        static void func1()
        {
            func2();
        }
 
        static void func2()
        {
            func3();
        }
 
        static void func3()
        {
            throw new Exception("예외 발생!");
        }
 
        static void Main(string[] args)
        {
            func1();
        }
    }
}

Main 함수에서 func1()을 호출하면, func2(), func3()이 차례대로 호출되고, func3()에서 예외가 발생하는 코드입니다. 예외가 발생하는 지점에 Break point를 지정하고, 디버깅을 실행한 후 비주얼 스튜디오의 호출 스택(Call Stack) 창을 열어보겠습니다.

호출 스택 화면

호출 스택 맨 아래에 Main 함수를 시작으로, 차례대로 func1(), func2(), func3()이 기록되어 있습니다. 이것이 스택에 쌓여있는 함수의 호출 목록이며, func3()에서 예외가 발생했으니 try-catch에 도달할 때까지 func2(), func1(), Main 함수까지 돌아가는 것이죠. 이것을 스택 풀기라고 합니다.

스택이 쌓이고 풀리는 과정

 

예외와 프로그램 성능 영향

위에서 언급한 대로, 스택을 푸는 과정에서 Stack Trace와 같은 예외 정보를 가지다 보니, 예외가 발생하면 오버헤드(Overhaed)가 발생하게 됩니다. 그리고 이를 예외 비용(Exception cost)이라고도 부릅니다.

그런데 여기서 오해의 소지가 있는데요. 예외 처리를 사용하면 항상 오버헤드가 발생하는 것이 아닙니다. 즉, try-catch 블록을 사용한다고 항상 성능에 영향을 미치는 것이 아니라는 뜻입니다.

사실 try-catch 블록을 사용하더라도 예외가 발생하지 않으면 성능 저하가 거의 없다고 볼 수 있습니다. 이에 대한 성능 검증은 구글링을 통해 쉽게 찾아볼 수 있습니다.

https://pspdfkit.com/blog/2020/performance-overhead-of-exceptions-in-cpp/

Investigating the Performance Overhead of C++ Exceptions | PSPDFKit

https://yesarang.tistory.com/371

C++ 이야기 서른두번째: 예외가 성능에 미치는 영향

결론

분명히 try-catch 문을 사용한 예외 처리가 에러 코드 반환형 보다는 더 가독성 있고 견고한 프로그램을 만들 수 있습니다. 하지만 그렇다고 무분별하게 모든 곳에 try-catch를 사용했다간 성능 저하를 겪게 됩니다. 따라서, 예상이 되는 곳에는 조건 문으로 예외를 처리하고, 예상이 되지 않는 곳에 try-catch를 복합적으로 사용하는 것이 좋습니다.