单线程和多线程代码占用相同的时间答案

【问题标题】：Single-threaded and multi-threaded code taking the same time单线程和多线程代码占用相同的时间
【发布时间】：2012-04-25 13:03:32
【问题描述】：

我一直在使用 pthreads，但我意识到如果我使用 1 个线程或者我将任务分成 N 个线程的 1/N，我的代码独立地花费相同的时间。为了举例说明，我将我的代码简化为这个例子：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>

#include <boost/progress.hpp>

#define SIZEEXEC 200000000

using namespace boost;
using std::cout;
using std::endl;

typedef struct t_d{
   int  intArg;
} Thread_data;

void* function(void *threadarg)
{
    Thread_data *my_data= (Thread_data *) threadarg; 
    int size= my_data->intArg;

    int i=0;
    unsigned rand_state = 0;
    for(i=0; i<size; i++) rand_r(&rand_state);
    return 0;
}

void withOutThreads(void)
{
    Thread_data* t1= new Thread_data();
    t1->intArg= SIZEEXEC/3;
    function((void *) t1);

    Thread_data* t2= new Thread_data();
    t2->intArg= SIZEEXEC/3;
    function((void *) t2);

    Thread_data* t3= new Thread_data();
    t3->intArg= SIZEEXEC/3;
    function((void *) t3);    
}

void withThreads(void)
{
    pthread_t* h1 = new pthread_t;
    pthread_t* h2 = new pthread_t;
    pthread_t* h3 = new pthread_t;
    pthread_attr_t* atr = new pthread_attr_t;

    pthread_attr_init(atr);    
    pthread_attr_setscope(atr,PTHREAD_SCOPE_SYSTEM);

    Thread_data* t1= new Thread_data();
    t1->intArg= SIZEEXEC/3;
    pthread_create(h1,atr,function,(void *) t1);

    Thread_data* t2= new Thread_data();
    t2->intArg= SIZEEXEC/3;
    pthread_create(h2,atr,function,(void *) t2);

    Thread_data* t3= new Thread_data();
    t3->intArg= SIZEEXEC/3;
    pthread_create(h3,atr,function,(void *) t3);

    pthread_join(*h1,0);
    pthread_join(*h2,0);
    pthread_join(*h3,0);
    pthread_attr_destroy(atr);
    delete h1;
    delete h2;
    delete h3;
    delete atr;
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    bool multThread= bool(atoi(argv[1]));

    if(!multThread){
        cout << "NO THREADS" << endl;
        progress_timer timer;
        withOutThreads();
    }
    else {
        cout << "WITH THREADS" << endl;
        progress_timer timer;
        withThreads();
    }

    return 0;
}

要么代码错误，要么我的系统上的某些东西不允许并行处理。我在 Ubuntu 11.10 x86_64-linux-gnu、gcc 4.6、Intel® Xeon(R) CPU E5620 @ 2.40GHz × 4 上运行

感谢您的建议！

编辑：鉴于答案，我已经意识到（1）progress_timer 计时器不允许我测量“实时”时间的差异，以及（2）我在“功能”中给出的任务似乎不足以让我的机器给出不同的有 1 个或 3 个线程的时间（这很奇怪，在这两种情况下我都得到大约 10 秒......）。我试图分配内存并使其更重，是的，我看到了不同。虽然我的其他代码更复杂，但很有可能它仍然运行 +- 同时使用 1 或 3 个线程。谢谢！

【问题讨论】：

function 真的做什么吗？编译器是否有可能优化所有内容？
另外，请注意您没有使用一致的 intArg 值。
你是在构建优化还是不优化？
抱歉，intArg 值有错，现已更正
我正在运行您的代码 - 我得到 1.953 秒的非线程和 0.735 的线程，计时 ala "time ./split 0" 因为我无法指定提升路径。

标签： c++ pthreads parallel-processing

【解决方案1】：

这是意料之中的。您测量的是 CPU 时间，而不是 wall 时间。

time ./test 1
WITH THREADS
2.55 s


real    0m1.387s
user    0m2.556s
sys     0m0.008s

实时小于用户时间，与您测量的时间相同。实时是您的挂钟显示的内容，用户和系统是在用户和内核模式下花费的 CPU 时间 由所有 CPU 组合。

time ./test 0
NO THREADS
2.56 s


real    0m2.578s
user    0m2.560s
sys     0m0.008s

您的测量时间、实时时间和用户时间几乎都相同。

【讨论】：

【解决方案2】：

罪魁祸首似乎是 progress_timer 或者更确切地说是对它的理解。

尝试用这个替换 main()。这告诉程序不需要 progress_timer 报告的时间，也许它报告了总系统时间？

#include <sys/time.h>
void PrintTime() {
    struct timeval tv;

    if(!gettimeofday(&tv,NULL))
        cout << "Sec=" << tv.tv_sec << " usec=" << tv.tv_usec << endl ;

}

int main(int argc, char *argv[])
{
    bool multThread= bool(atoi(argv[1]));

    PrintTime();
    if(!multThread){
        cout << "NO THREADS" << endl;
        progress_timer timer;
        withOutThreads();
    }
    else {
        cout << "WITH THREADS" << endl;
        progress_timer timer;
        withThreads();
    }
    PrintTime();

    return 0;
}

【讨论】：