c++：简单的多线程示例不比单线程快答案

【问题标题】：c++: simple multi-threading example not faster than single threadc++：简单的多线程示例不比单线程快
【发布时间】：2017-06-11 11:05:09
【问题描述】：

我为 C++ 中的多线程编写了一个非常简单的示例。为什么多线程和单线程的执行时间几乎相同？

代码：

#include <iostream>
#include <thread>
#include <ctime>

using namespace std;

// function adds up all number up to given number
void task(int number)
{
    int s = 0;
    for(int i=0; i<number; i++){
        s = s + i;
    }
}

int main()
{

    int n = 100000000;

    ////////////////////////////
    // single processing      //
    ////////////////////////////

    clock_t begin = clock();

    task(n);
    task(n);
    task(n);
    task(n);

    clock_t end = clock();
    double elapsed_secs = double(end - begin) / CLOCKS_PER_SEC;
    cout  << "time single-threading: "<< elapsed_secs << " sec" << endl;    

    ////////////////////////////
    // multiprocessing        //
    ////////////////////////////

    begin = clock();

    thread t1 = thread(task, n);
    thread t2 = thread(task, n);
    thread t3 = thread(task, n);
    thread t4 = thread(task, n);

    t1.join();
    t2.join();
    t3.join();
    t4.join();

    end = clock();
    elapsed_secs = double(end - begin) / CLOCKS_PER_SEC;
    cout << "time multi-threading:  " << elapsed_secs << " sec" << endl;

}

对我来说程序的输出是

time single-threading: 0.755919 sec 
time multi-threading:  0.746857 sec

我用

编译我的代码

g++ cpp_tasksize.cpp -std=c++0x -pthread

我在 24-core-linux-machine 上运行

【问题讨论】：

不就是因为编译器对task函数进行了微不足道的优化吗？如task 等价于void task(int number) {}。
不，我不这么认为。我可以在task 函数的末尾添加cout << s << endl;。然后在每次执行时打印出总和，但对于多/单处理仍然是同一时间
在未启用优化器的情况下切勿测量时间。
@OliBlum cout 有一个不同的问题：AFAIK 它（在某种程度上）是线程安全的，这意味着一次只有一个线程可以刷新缓冲区。根据实现，这可能意味着其他线程被锁定。而且由于无论如何都会优化循环并且线程大部分时间都花在couting上，所以你有类似的时间。尝试改用std::this_thread::sleep_for，看看会发生什么。
不能保证多线程会比单线程快。如果您不受计算限制，事实上，多线程的开销很可能会使您的应用程序变慢。如果您必须同步多个线程的操作（例如，因为您正在执行诸如写入控制台之类的操作），则几乎保证多个线程不会显示出比单个线程有任何改进。

标签： c++ multithreading

【解决方案1】：

clock() 测量处理器时间，即您的进程在 CPU 上花费的时间。在多线程程序中，它将累加每个线程在 CPU 上花费的时间。据报道，您的单线程和多线程实现需要大约相同的时间来运行，因为它们总体上执行相同数量的计算。

您需要测量挂钟时间。如果您想测量挂钟时间，请使用chrono 库。

#include <chrono>

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

    // code section

    auto end = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    std::cout << std::chrono::duration<double, std::milli>(end - start).count() << " ms\n";
}

【讨论】：

我不太明白为什么，但是使用 chrono 可以解决问题。 clock() 函数这么不精确吗？稍微解释一下就好了
@OliBlum 已编辑答案。希望对您有所帮助。
@OliBlum clock() 应该累积进程消耗的总 CPU“滴答声”，并且（比如说）比运行 4 个线程的挂钟快 4 倍。这不是“过去”的时间。它消耗CPU时间。参考：en.cppreference.com/w/cpp/chrono/c/clock 注意：MSVC 上存在一个长期存在的错误（他们拒绝修复），它返回挂钟滴答声。但是您已经提到您使用的是 Linux。