为什么这个 C++ 程序不使用 100% CPU 而只使用 10%

Question

这个程序没有使用所有的 cpu 电源。 我期待它接管 CPU 并尽可能快地运行代码，但它只使用 10 max

#include <iostream>

using namespace std;

int main(void) {
    unsigned long long x = 600851475143;
    unsigned long long i = x-1;

    while(i <= x) {
            cout << "\r";
            cout << i;

            if((x % i) == 0) {
                    cout << "\n\n";
                    cout << i;

                    break;
            }

            i--;
    }

    system("pause");
}

最多只能达到 10%

Answer 1

速度可能受限于输出设备的速度。如果将输出通过管道传输到磁盘上的文件，它将受到磁盘速度的限制。如果您只是写入控制台，它将受到控制台速度的限制。无论哪种方式，CPU 都不会成为限制。

编辑：由于有些人显然不太了解代码，也许最好简化一下。让我们通过省略if 语句来简化循环，只留下：

unsigned long long x = 600851475143;
unsigned long long i = x-1;

while(i <= x) {
        cout << "\r";
        cout << i;
        i--;
}

所以，它的作用是从 600851475143 开始，倒数到 0，然后在 i 环绕到 std::numeric_limits<unsigned long long>::max() 时停止（通常为 2⁶⁴-1）。

现在，如果我们重新添加 if 语句，我们几乎可以忽略它所控制的 body，但我们确实会在每次迭代时发生求余运算。没有它，CPU 使用率几乎肯定会大大降低（尽管确切的数字可能在很大程度上取决于硬件——例如，如果你将输出写入磁盘，磁盘的持续带宽将是控制因素）。

Answer 2

因为您正在通过 cout 进行阻塞 I/O 调用。去掉 cout 语句会消耗更多的cpu。

每当一个线程在 I/O 操作完成时被阻塞，包括等待控制台打印的 stdout，线程就处于阻塞状态。因此，在阻塞操作完成之前，该线程上没有 CPU 时间。标准输出、内核和控制台都提供了一点缓冲来防止 I/O 阻塞，但最终写得足够快的程序会超过提供的缓冲。

注意。在 Windows 上，这个程序（删除了 cout 打印语句）最多只能使用一个 CPU 核心。如果您使用的是四核，则它只会消耗 Windows 任务管理器上报告的 25% 的 CPU。