std::cout 正在减少 CPU 使用率？答案

【问题标题】：std::cout is decreasing CPU Usage?std::cout 正在减少 CPU 使用率？
【发布时间】：2019-05-09 03:50:41
【问题描述】：

我正在运行一个用 C++ 编写的程序，其中 CPU 使用率是一个重要因素，并且一直在努力降低它，直到遇到意外的异常。该程序使用std::cout 行来查看性能，当我删除它时，Windows 资源监视器中程序的 CPU 使用率会以 4-6 秒的间隔急剧上升约 1 秒。

使用std::cout 行，它可以在 0-2% 的 CPU 使用率下平稳运行，没有任何峰值。删除 std::cout 行后，它以 0-2% 的 CPU 使用率运行，在 Windows 资源监视器中，CPU 使用率每隔 4-6 秒就会飙升至 25%。

有趣的是，增加正在输出的字符串的大小会降低 CPU Spike 的高度，而减小字符串的大小会增加 CPU Spike 的高度。

以下是有问题的代码行：

float engineCompletionTime = engineTimer->getEngineCompletionTime();

/* Stops CPU from spiking */
std::cout << "Engine cycle took " << engineCompletionTime << " milliseconds." << std::endl;

if (engineCompletionTime < 14.0f) {
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds((int)(14.0f - engineCompletionTime)));
}

编辑：感谢您最初的回复，但为了清楚起见：

当 std::cout 行在程序中时，没有 CPU 峰值。

当 std::cout 行不在程序中时，会出现 CPU 峰值。

随着 std::cout 打印的字符串大小增加，CPU 峰值的大小减小。

【问题讨论】：

std::cout是一个I/O操作，所以它需要硬件中断来通知完成，因此相对需要更长的时间。我觉得就是你说的那个尖刺。实际上，它并不占用 CPU 周期，而是 CPU 阻塞并等待直到 I/O 操作完成。
尝试将std::endl 更改为'\n'。使用endl 会刷新缓冲区，如果做很多事情，比如在循环中，可能会导致 I/O 成为瓶颈。
Windows Resource Monitor 通常是用于衡量单个小型应用程序（在数百个可能随时唤醒的潜在 Windows 服务中运行）的 CPU 使用率的可怕工具。通常最好使用分析器来发现代码中可以进一步优化的任何区域。
您通过打印引擎完成时间来打破量子叠加。尽管问题令人困惑：首先您说仅在 not 打印输出时观察到 cpu 峰值，但随后您说打印较大字符串时峰值较小。
鉴于打印字符串时没有 CPU 尖峰，字符串的大小如何影响这个不存在的尖峰的大小？

标签： c++

【解决方案1】：

根据具体实现，写入std::cout 基本上涉及将控制权交给操作系统一小会儿，然后操作系统将数据发送到终端。这不是 Windows 上最快的进程，在此期间程序基本上是空闲的。 std::cout 必须处理的数据越多，延迟时间就越长，因此程序空闲的时间就越多。

如果程序花费大量时间等待输入（来自另一个程序，来自键盘或鼠标，来自“重绘屏幕”信号，如果它有 GUI，来自操作系统），那么它的 CPU 使用率很低，或来自文件系统）。基本上，CPU 使用率代表程序不等待的时间部分。

如果程序的唯一工作是处理大量传入数据，并且没有延迟，那么它根本不应该等待，如果 CPU 使用率很高也可以。另一方面，如果您有一个正在等待用户输入的程序（例如一个交互式应用程序），那么 CPU 使用率很高可能会出现问题，因为这意味着该程序正在执行大量工作，即使用户没有做任何事情。

提高程序的效率通常可以解决这个问题。

CPU 使用率高的其他原因

如果您在一个紧密的循环中检查某事是否发生，而不是使用事件处理，这将导致 CPU 使用率很高，因为即使程序正在等待某事，它正在积极地检查它 .这是每三分钟检查一次门是否有包裹和等到门铃响起之间的区别。如果你每三分钟检查一次，即使你只是在等待，你也会做很多工作。但是，如果您只是等到门铃响起（与事件处理一样），您实际上并没有做任何工作。

【讨论】：

您所说的在 std::cout 的空闲状态下 CPU 使用率较低的说法是有道理的，Windows 资源监控工具会将其读取为不使用 CPU，因为程序将被视为空闲在 std::cout 期间。但是，当 std::cout 不在程序中时，是什么导致 CPU 峰值？我希望如果这是问题所在，std::cout 的 CPU 峰值会更大，因为程序将被设置为空闲状态，然后是忙碌状态？这也没有解决 std::cout 输出的大小如何影响 CPU 峰值

【解决方案2】：

std::cout 并不完全是高性能的（尤其是在 Win32 上！），并且使用 std::endl 强制刷新无济于事:) 通常最好自己跟踪这些日志消息，或者：完成后写入文件，每 N 次左右打印一次 cout 的平均值，或者在最后打印一个简化的摘要。

【讨论】：