c++ - 有两个线程的运行时间与一个线程的运行时间没有改善

Question

我是C++中多线程编程的新手。我写了一段简单的代码，将其粘贴在下面。
在两个线程中运行时，代码的完成速度仅比在单线程中运行时快。我遇到了其他类似的问题，但是它们是不同的，因为我没有共享资源，两个线程都需要访问这些资源来访问:

代码如下:

#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>
#include <chrono>

using namespace std;

typedef unsigned long long ull;

ull oddSum = 0;
ull evenSum = 0;

void addOdd(){
    for(int i = 1; i <= 1999999999; i++){
        if(i % 2 == 1)
            oddSum += i;
    }
}

void addEven(){
    for(int i = 1; i <= 1999999999; i++){
        if(i % 2 == 0)
            evenSum += i;
    }
}

int main(){
    auto startTime = std::chrono::high_resolution_clock::now();

    //Two threads
    std::thread t1(addEven);    //launch the two threads to run
    std::thread t2(addOdd); 

    t1.join();
    t2.join();    //wait for both to finish

    //One thread
    //addEven();
    //addOdd();

    auto stopTime = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    auto elapsed = std::chrono::duration_cast<std::chrono::microseconds>(stopTime - startTime);

    cout << "Odd Sum: " << oddSum << endl;
    cout << "Even Sum: " << evenSum << endl;

    cout << elapsed.count()/(double)1000000 << endl;

    return 0;
}

当我使用单线程运行时，平均10次运行大约是 7.3秒。

当我使用两个线程运行时，平均10次运行大约是 6.8秒。

由于绝大多数时间都由函数中的循环占用，因此我相信并行运行两个线程(每个线程具有一个函数)将使运行时间减半。

注1 :我知道时间可能无法适本地减半，更有根据的猜测是两个线程的运行时间最长为5秒。我了解创建线程对象有其自身的开销。

注2 :也许我遗漏了一些东西，但是线程无法访问两者之间的任何共享位置。

任何想法都欢迎。我熟悉并发编程背后的理论，现在我才刚刚开始获得一些动手经验。我有一个4核的Intel i7。

Answer 1

当经常从不同线程访问变量时，应确保它们位于不同的缓存行(x86上为64字节宽)。

您可以通过对齐变量来做到这一点:

ull oddSum __attribute__((aligned(64))) = 0;
ull evenSum  __attribute__((aligned(64))) = 0;

未能这样做会有效地序列化写入操作，因为一次只能由一个CPU修改高速缓存行。

在多线程情况下，对齐变量会使我的运行时间减少30％。

正如@walnut在他的评论中提到的，如果您的编译器支持C++ 17，则可以通过可移植的方式来完成:

#include <new>
alignas(std::hardware_destructive_interference_size) ull oddSum = 0;
alignas(std::hardware_destructive_interference_size) ull evenSum  = 0;