language-agnostic - 所谓的 "no-overhead"系统语言的运行时环境是什么？

Question

具体来说，我谈论的更多是 C++ 和 Rust。在 Java 和 C# 具有运行时的意义上，我不明白 C++ 如何具有“运行时”——而 Java 和 C# 运行在具有自身封装抽象等的虚拟机之上，I don't get how C++ might have one .

以 C++ 的虚拟表为例。我们是否考虑dynamic_cast<type> C++ 运行时功能的一部分，或者我们是在谈论 C++ 的一般 vtables 结构？我们可以考虑new和 delete C++运行时环境的一部分？究竟什么构成了运行时？

例如，这里我们有一个 Rust article on its own runtime ，将其描述为:

The Rust runtime can be viewed as a collection of code which enablesservices like I/O, task spawning, TLS, etc. It's essentially anephemeral collection of objects which enable programs to performcommon tasks more easily.

但这不是标准库或语言特性的功能，不是实际的运行时吗？什么构成了这个非常薄但存在的运行时？甚至 Bjarne 也表达了他的想法，即 C++ 有 "zero-overhead abstraction" ，但是如果 C++ 有运行时，这是否意味着 C++ 确实有某种“后端”代码来编排它自己非常轻但仍然存在的抽象？

TL;DR:在 C++ 和 Rust 等语言的上下文中，什么是所谓的“零开销”并且没有像 Java 或 C# 这样的“繁重”运行时的运行时和/或运行时环境？

编辑:我怀疑我只是在这里遗漏了一些关于语义的东西......

Answer 1

C++ 需要一些 C 不需要的东西。

例如，它通常涉及异常处理的一些开销。虽然这可能不是严格要求的，但大多数系统至少有一点点顶级异常处理程序来告诉您，如果抛出异常但没有在任何地方捕获到，程序将关闭。

它是否符合“运行时环境”的条件尚待商榷，但编译器还会生成代码来搜索堆栈并在抛出异常时为特定异常找到处理程序。

一方面，与完整的 JVM 相比，它非常小(几乎可以忽略不计)。另一方面，相对于 JVM 或 Microsoft 的 CLR 等默认情况下发生的情况，它相当庞大和复杂。

至于零开销……好吧，这在一定程度上取决于您的观点。异常处理代码通常可以移出代码的主流，因此只要不抛出异常，就不会在执行速度方面造成任何开销。但是，它确实需要额外的代码，因此如果您查看可执行文件的大小，可能(通常)会有相当多的开销。例如，快速查看“hello world”程序，关闭异常处理似乎可以将 VC++ 的可执行文件大小减少大约 2 KB。

诚然，2K 并不是一大堆额外的代码——另一方面，这正是添加到人类可能的最微不足道的程序中的内容。对于一个真正做某事的程序来说，无疑是更多。

最后，大多数人真正有理由关心是不够的，但它确实存在。

至于如何处理，它涉及从标准库链接的代码和编译器生成的代码的组合(但具体细节因实现而异——例如，大多数 32 位 Windows 编译器使用Microsoft 的结构化异常处理(在这种情况下操作系统提供部分代码)但对于 64 位 Windows，我相信它们都自己处理异常处理(这更多地增加了可执行文件的大小，但减少了速度方面的开销).