在线程中调用时 memcpy 很慢

Question

我对 memcpy 有一个问题，我似乎不明白。我在线程上使用 memcpy，与从主线程运行它时获得的时间相比，它慢了 3-4 倍。在这两种情况下，我都有 2 个线程在运行，一个正在等待，一个正在调用 memcpy。你能给我任何可能的解释吗？我使用具有超线程的 4 核 Intel 机器。

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/time.h>
#include <string.h>
#include <pthread.h>
#include <algorithm>
#define MILLION 1000000

#define START_TIMER(timer) {          \
  gettimeofday(&(timer), NULL);           \
}

#define STOP_TIMER(timer) {         \
  gettimeofday(&(timer), NULL);         \
}

#define TIME_DIFF(timer1, timer2, total) {      \
  long long sec_diff = 0;         \
  long long usec_diff = 0;          \
  sec_diff = (timer2).tv_sec - (timer1).tv_sec;     \
  usec_diff = (timer2).tv_usec - (timer1).tv_usec;    \
  (total)+= (sec_diff * MILLION) + usec_diff;      \
}
void copy(){
    struct timeval start, stop;
    long long total=0;
    char buff[1024*1024];
    for(int i =0;i<100;i++){

    char* temp = new char[1024*1024];
    START_TIMER(start);
    std::copy(buff,buff+1024*1024,temp);
    STOP_TIMER(stop);
    TIME_DIFF(start,stop,total);
    delete temp;
    }
    printf("%lld\n",total/100 );
}
void* mem(void* args){
    copy();
    pthread_exit(NULL);
}

void * nothing(void *args){
    pthread_exit(NULL);

}
pthread_t thread;
int main(int argc,char* argv[]){
    if(atoi(argv[1])==0){
        pthread_create(&thread,NULL,nothing,NULL);
        pthread_join(thread,NULL);
        copy();
    }
    else{

        pthread_create(&thread,NULL,mem,NULL);
        pthread_join(thread,NULL);
    }
}

感谢您的宝贵时间。我希望这不是太愚蠢。

Answer 1

调用“复制”函数时，进程的线程数似乎有所不同。当从主线程调用它时，'nothing'线程已经退出，因此实际上只有一个线程用于该进程。但是，虽然它是从“mem”线程调用的，但系统中实际上有两个线程。如果系统已加载或进程的线程之间存在争用，这可能会有所不同。如果在另一台机器或负载较小的机器上运行，则可能不存在此时间差。可以通过更改代码来验证此理论，例如您在空线程中等待并仅在调用复制函数后才取消它。

Answer 2

起初我无法让你的代码运行，当它调用 copy() 时发生线程（传递 1 作为参数）。 pthread_create 分配了一个小的堆栈大小，并且声明 1MB 数组 buff 导致了分段错误。

我修改了代码，为线程分配了更大的堆栈：

int main(int argc,char* argv[]){
    if(atoi(argv[1])==0){
        pthread_create(&thread,NULL,nothing,NULL);
        pthread_join(thread,NULL);
        copy();
    }
    else{
        pthread_attr_t thread_attr;
        pthread_attr_init(&thread_attr);
        pthread_attr_setstacksize(&thread_attr , 20*1024*1024);
        pthread_create(&thread, &thread_attr,mem,NULL);
        pthread_join(thread,NULL);
    }
}

这行得通，并且在我机器上的任一线程上复制之间的运行时间没有区别。

但是，您的操作系统可能会导致堆争用。每次它需要分配内存时，它都需要获得对“互斥锁”（某种，可能是自旋锁）的控制权，以确保没有其他线程正在从堆中分配/释放。这会导致您遇到的延迟。