std::lock_guard 如何比 std::mutex::lock() 更快？答案

【问题标题】：How can std::lock_guard be faster than std::mutex::lock()?std::lock_guard 如何比 std::mutex::lock() 更快？
【发布时间】：2019-12-09 20:30:16
【问题描述】：

我在和一位同事争论 lock_guard，他提出 lock_guard 可能比 mutex::lock() / mutex::unlock() 慢，因为实例化和非实例化类 lock_guard 的成本。

然后我创建了这个简单的测试，令人惊讶的是，带有 lock_guard 的版本几乎比带有 mutex::lock() / mutex::unlock() 的版本快两倍

#include <iostream>
#include <mutex>
#include <chrono>

std::mutex m;
int g = 0;

void func1()
{
    m.lock();
    g++;
    m.unlock();
}

void func2()
{
    std::lock_guard<std::mutex> lock(m);
    g++;
}

int main()
{
    auto t = std::chrono::system_clock::now();
    for (int i = 0; i < 1000000; i++)
    {
        func1();
    }

    std::cout << "Take: " << std::chrono::duration_cast<std::chrono::milliseconds>(std::chrono::system_clock::now() - t).count() << " ms" << std::endl;

    t = std::chrono::system_clock::now();
    for (int i = 0; i < 1000000; i++)
    {
        func2();
    }

    std::cout << "Take: " << std::chrono::duration_cast<std::chrono::milliseconds>(std::chrono::system_clock::now() - t).count() << " ms" << std::endl;

    return 0;
}

我机器上的结果：

Take: 41 ms
Take: 22 ms

有人能解释一下为什么会这样吗？

【问题讨论】：

你测量了多少次？
请发布您的编译器标志...基准测试将取决于优化级别...
专业提示：进行这样的测量时，请交换顺序以确保导致问题的不仅仅是冷数据/指令：coliru.stacked-crooked.com/a/81f75a1ab52cb1cc
在进行这样的测量时另一件很有帮助的事情：将整个事情放在一个更大的循环中，这样您就可以运行整个测量集，例如，每次运行 20 次。通常后面的测量值才是真正有意义的，因为到那时缓存已经适应了它可能长期存在的任何行为。
即使std::lock_guard 有点慢，除非你能证明它在性能方面很重要，否则速度提升不会使使用std::lock_guard（主要是RAII）的其他好处无效。如果g++ 是可以抛出的任何东西，或者任何可能在未来变得更复杂的东西，那么您几乎必须使用某种对象来拥有锁。

标签： c++ mutex

【解决方案1】：

发布版本对两个版本产生相同的结果。

DEBUG 构建显示 func2 的时间延长了约 33%；我在反汇编中看到func2 使用__security_cookie 并调用@_RTC_CheckStackVars@8 的区别。

你在计时 DEBUG 吗？

编辑：此外，在查看 RELEASE 反汇编时，我注意到 mutex 方法保存在两个注册表中：

010F104E  mov         edi,dword ptr [__imp___Mtx_lock (010F3060h)]  
010F1054  xor         esi,esi  
010F1056  mov         ebx,dword ptr [__imp___Mtx_unlock (010F3054h)]

并从func1 和func2 以相同的方式调用：

010F1067  call        edi  
....
010F107F  call        ebx

【讨论】：