情况
我想看看使用pthread
的优势。如果我没有记错的话:线程允许我并行执行程序的给定部分。
所以这是我要完成的任务:我想制作一个程序,该程序接受一个数字(假设为n
)并输出[0..n]
的总和。
代码
#define MAX 1000000000
int
main() {
long long n = 0;
for (long long i = 1; i < MAX; ++i)
n += i;
printf("\nn: %lld\n", n);
return 0;
}
time: 0m2.723s
据我了解,我可以简单地将这个数字
MAX
除以2
并让2 threads
做这份工作。代码
#define MAX 1000000000
#define MAX_THREADS 2
#define STRIDE MAX / MAX_THREADS
typedef struct {
long long off;
long long res;
} arg_t;
void*
callback(void *args) {
arg_t *arg = (arg_t*)args;
for (long long i = arg->off; i < arg->off + STRIDE; ++i)
arg->res += i;
pthread_exit(0);
}
int
main() {
pthread_t threads[MAX_THREADS];
arg_t results[MAX_THREADS];
for (int i = 0; i < MAX_THREADS; ++i) {
results[i].off = i * STRIDE;
results[i].res = 0;
pthread_create(&threads[i], NULL, callback, (void*)&results[i]);
}
for (int i = 0; i < MAX_THREADS; ++i)
pthread_join(threads[i], NULL);
long long result;
result = results[0].res;
for (int i = 1; i < MAX_THREADS; ++i)
result += results[i].res;
printf("\nn: %lld\n", result);
return 0;
}
time: 0m8.530s
问题
带有
pthread
的版本运行速度较慢。从逻辑上讲,此版本应运行得更快,但创建线程可能会更昂贵。有人可以提出解决方案或在这里显示我在做什么/理解错误吗?
最佳答案
您的问题是缓存崩溃并缺乏优化(我敢打赌,如果不进行优化,您正在编译)。
的原始(-O0)代码
for (long long i = arg->off; i < arg->off + STRIDE; ++i)
arg->res += i;
将访问*arg
的内存。按照您的方式定义results
数组,该内存非常接近下一个arg的内存,并且两个线程将争夺同一条缓存行,从而使RAM缓存非常无效。如果使用-O1进行编译,则循环应改为使用寄存器,并且仅在末尾写入内存。然后,您应该使用线程获得更好的性能(gcc上更高的优化级别似乎可以完全优化循环)
另一个(更好)的选择是在缓存行上对齐
arg_t
:typedef struct {
_Alignas(64) /*typical cache line size*/ long long off;
long long res;
} arg_t;
然后,无论是否启用优化,您都应该在线程上获得更好的性能。通常,良好的缓存利用率在多线程编程中非常重要(而Ulrich Drepper在他臭名昭著的What Every Programmer Should Know About Memory中对此话题有很多话要说)。
关于c - pthread比 “default”版本慢,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/63886802/