在 Windows 上创建缓慢的线程

Question

我已使用 C++11 工具将数字运算应用程序升级为多线程程序。它在 Mac OS X 上运行良好，但不能从 Windows 上的多线程 (Visual Studio 2013) 中受益。使用以下玩具程序

#include <iostream>
#include <thread>

void t1(int& k) {
    k += 1;
};

void t2(int& k) {
    k += 1;
};

int main(int argc, const char *argv[])
{
    int a{ 0 };
    int b{ 0 };

    auto start_time = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    for (int i = 0; i < 10000; ++i) {
        std::thread thread1{ t1, std::ref(a) };
        std::thread thread2{ t2, std::ref(b) };
        thread1.join();
        thread2.join();
    }
    auto end_time = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    auto time_stack = std::chrono::duration_cast<std::chrono::microseconds>(
        end_time - start_time).count();
    std::cout << "Time: " << time_stack / 10000.0 << " micro seconds" <<
        std::endl;

    std::cout << a << " " << b << std::endl;

    return 0;
}

我发现在 Mac OS X 上启动一个线程需要 34 微秒，而在 Windows 上则需要 340 微秒。我在 Windows 方面做错了吗？是编译器问题吗？

Answer 1

不是编译器问题（严格来说也不是操作系统问题）。

众所周知，创建线程是一项昂贵的操作。这尤其是在 Windows 下是正确的（在 clone 之前的 Linux 下也是如此）。
此外，创建和加入线程必然很慢，并且并不能说明创建线程本身。加入假定线程已经退出，这只能在它被安排运行后发生。因此，您的测量包括调度引入的延迟。到目前为止，您测量的时间实际上相当不错（它们可能很容易长 20 倍！）。

但是，无论如何，生成线程是否慢并不重要。

在 real 程序中像基准测试一样创建 20,000 个线程是一个严重错误。虽然创建数千个（甚至数百万个）线程并不是严格非法或不允许的，但使用线程的“正确”方法是创建的线程数不超过大约 CPU 内核数。也不会一直创建寿命很短的线程。
您可能有一些短暂的线程，并且您可能创建一些额外的线程（例如阻塞 I/O），但您不想创建数百个或数千个。每增加一个线程（超出 CPU 内核数量）就意味着更多的上下文切换、更多的调度程序工作、更多的缓存压力，以及每个线程 1MB 的地址空间和 64kB 的物理内存（由于堆栈保留和提交粒度）。

现在，假设您在程序启动时创建了例如 10 个线程，这是否总共需要 3 毫秒并不重要。无论如何，程序启动需要几百毫秒（至少），没有人会注意到差异。

Answer 2

Visual C++ 使用并发运行时（特定于 MS）来实现 std.thread 功能。当您直接调用任何并发运行时特性/函数时，它会创建一个默认运行时对象（不详述）。或者，当您调用 std.thread 函数时，它的作用与调用 ConcRT 函数相同。

默认运行时（或者说，调度程序）的创建需要一些时间，因此它似乎需要一些时间。尝试创建一个std::thread 对象，让它运行；然后执行基准标记代码（例如上面的整个代码）。

编辑：

• 略过它 - http://www.codeproject.com/Articles/80825/Concurrency-Runtime-in-Visual-C
• 执行 Step-Into 调试，查看何时调用 CR 库以及它在做什么。