使用线程改进一个简单的函数

Question

我用以下代码编写了一个简单的函数，用于计算一维数组中的最小值：

uint32_t get_minimum(const uint32_t* matrix) {
    int min = 0;
    min = matrix[0];


    for (ssize_t i = 0; i < g_elements; i++){
      if (min > matrix[i]){
        min = matrix[i];
      }
    }

    return min;
}    

但是，我想提高此功能的性能，并建议使用线程，因此我将其修改为以下内容：

struct minargument{
  const uint32_t* matrix;
  ssize_t tid;
  long long results;
};

static void *minworker(void *arg){
  struct minargument *argument = (struct minargument *)arg;

  const ssize_t start = argument -> tid * CHUNK;
  const ssize_t end = argument -> tid == THREADS - 1 ? g_elements :     (argument -> tid + 1) * CHUNK;

  long long result = argument -> matrix[0];

  for(ssize_t i = start; i < end; i++){
    for(ssize_t x = 0; x < g_elements; x++){
      if(result > argument->matrix[i]){
        result = argument->matrix[i];
      }    
    }
  }

  argument -> results = result;

  return NULL;


}


uint32_t get_minimum(const uint32_t* matrix) {

    struct minargument *args = malloc(sizeof(struct minargument) * THREADS);

    long long min = 0;


    for(ssize_t i = 0; i < THREADS; i++){
      args[i] = (struct minargument){
        .matrix = matrix,
        .tid = i,
        .results = min,
      };
    }

    pthread_t thread_ids[THREADS];

    for(ssize_t i =0; i < THREADS; i++){
      if(pthread_create(thread_ids + i, NULL, minworker, args + i) != 0){
        perror("pthread_create failed");
        return 1;
      }
    }

    for (ssize_t i = 0; i < THREADS; i++){
      if(pthread_join(thread_ids[i], NULL) != 0){
        perror("pthread_join failed");
        return 1;
      }
    }
    for(ssize_t i =0; i < THREADS; i++){
      min = args[i].results;
    }


    free(args);


    return min;
}

但是这似乎比第一个函数慢。 我是否正确使用线程使第一个函数运行得更快？如果是这样，我该如何修改第二个函数，使其比第一个函数更快？

Answer 1

由于创建线程、调度线程和等待所有线程完成的开销，拥有多于可用于运行它们的内核的线程总是比单个线程慢。

您提供的示例不太可能受益于编译器将为您做的任何优化，因为它是一个简短而简单的操作。如果您在多核系统上做一些更复杂的事情，例如将两个巨大的矩阵相乘，以对高速实时数据运行相关算法，那么多线程可能是解决方案。

对您的问题的更抽象的答案是另一个问题：您真的需要对其进行优化吗？除非您知道存在 性能问题这一事实，否则您的 时间最好花在为您的程序添加更多功能上，而不是解决实际上并不存在的问题。

编辑 - 比较

我刚刚在以 40 MHz 指令时钟运行的 16 位 ARM 微控制器上运行（代表版本）OP 代码。使用 GCC 编译的代码，未经优化。

找到 20,000 个 32 位整数的最小值需要 25 毫秒多一点。

对于 40 kByte 的页面大小（容纳 20,000 个 4 字节值数组的一半），线程在时钟频率为 2.67 GHz 的双 Intel 5150 处理器的不同内核上运行，仅执行上下文切换就需要近 50 毫秒和分页操作！

一个简单的单线程微控制器实现所需的实时时间是多线程桌面实现的一半。