C++：多线程：并行比顺序花费更多时间

Question

我第一次在 MAC 上使用 C++ 中的线程。

下面是我的代码。 （我的代码背后的动机）

#include <iostream>
#include <thread>
#include <chrono>

using namespace std;

using namespace chrono;

const long long maxLimit = 2e9;

void getEvenSum(long long &sum) {
    for(int i = 0 ; i <= maxLimit ; i+=2) {
        sum += i;
    }
}

void getOddSum(long long &sum) {
    for(int i = 1 ; i <= maxLimit ; i+=2) {
        sum += i;
    }
}

int main() {
    
    auto startTime = high_resolution_clock::now();
    
    long long evenSum = 0 , oddSum = 0;
    thread evenSumThread(getEvenSum, ref(evenSum));
    thread oddSumThread(getOddSum, ref(oddSum));

    evenSumThread.join();
    oddSumThread.join();

    auto endTime = high_resolution_clock::now();
    auto duration = duration_cast<microseconds>(endTime - startTime);

    cout << " final sum is " << evenSum << " " << oddSum << endl;

    cout << " time taken with thread :" << duration.count() / (long double)1e6 << endl;

    

    startTime = high_resolution_clock::now();
    
    evenSum = 0 , oddSum = 0;
    getEvenSum(evenSum);
    getOddSum(oddSum);

    endTime = high_resolution_clock::now();
    duration = duration_cast<microseconds>(endTime - startTime);

    cout << " final sum is " << evenSum << " " << oddSum << endl;

    cout << " time taken without thread " << duration.count() / (long double)1e6 << endl;

    return 0;

}

输出：

 final sum is 1000000001000000000 1000000000000000000
 time taken with thread :5.01665
 final sum is 1000000001000000000 1000000000000000000
 time taken without thread 2.83442

输出结果非常出乎意料。线程化需要 5 秒，非线程化需要 2.8 秒。怎么办！！！

我尝试过但失败的解决方案，

1. g++ --std=c++11 file.cpp

2. g++ --std=c++11 -O3 -s -DNDEBUG file.cpp

   （时间疯狂变化，但线程仍然需要更多时间）

3. g++ --std=c++17 file.cpp

4. g++ clang++ -std=c++11 file.cpp

   （出现错误，“CLANG”不存在）
5. 尝试更改XCode->产品->方案->更改方案（不打开任何更改方案的菜单，死胡同）
6. 以上命令我已在 VS code 以及 MAC 终端（iterm）中尝试过。我尝试将 VS code 构建从“DEBUG”更改为“RELEASE”，但这也没有帮助。

PS：当我上次在 Linux 中练习时（2 年前），相同的代码可以工作

Answer 1

在最新的 gcc 和 clang 上，

-O3

两个函数都已完全优化，您可以通过将其参数声明为

volatile

来防止这种情况。

void getEvenSum(volatile unsigned long long& sum) {
    for (unsigned long long i = 0; i <= maxLimit; i += 2) {
        sum += i;
    }
}

这还将

int

转换为

unsigned long long

以避免有符号溢出，这是未定义的行为。

第二个问题现在是错误共享，解决这个问题的一种方法是将两个变量相互远离，或者将这些变量与缓存行边界对齐

    alignas(64) unsigned long long evenSum = 0;
    alignas(64) unsigned long long oddSum = 0;

这样您应该获得更快的线程版本代码。