线程（c++ 中的并行计算）是不是与优化级别（gcc）不兼容？

Posted 2023-02-22

【中文标题】线程（c++ 中的并行计算）是不是与优化级别（gcc）不兼容？

【英文标题】：Is thread (parallel computing in c++) incompatible with optimization levels (gcc)?线程（c++ 中的并行计算）是否与优化级别（gcc）不兼容？

【发布时间】：2015-08-12 20:56:08

【问题描述】：

我正在尝试学习如何使用多线程，然后我编写了一个代码（见下文）。正如预期的那样，并行函数需要2.6s，而非并行需要6.4s。

然后我尝试使用 gcc 提供的优化 -O3 来修改编译。这样，非并行函数耗时0s，并行函数耗时2s！表明 -O3 没有作用于并行函数。

为什么优化级别对线程不起作用？有什么根本问题吗？我是不是做错了什么？

按照代码：

#include <iostream>
#include <ctime>
#include <cmath>
#include <vector>
#include <thread>
using namespace std;

#define N 1E8
#define num_sum std::thread::hardware_concurrency()

void fS(void)
    double sum;
    int i;
    for(i=0;i<N;i++)
        sum += sin(i*0.1);
    
//  cout << endl << sum << endl;    
    return;


void fS_N(vector<double>& sum,int j)
    int i;

    int imin,imax,intervalo;
        intervalo = N/num_sum;
        imin = j*intervalo;
        imax = (j+1)*intervalo;

    for(i=imin;i<imax;i++)
        sum[j] += sin(i*0.1);
       
    return;


int main()
    clock_t t;

    cout << "# disponiveis de nos/cpu: " << num_sum << endl;

    //no parallel
    t = clock();
    fS();
    t = clock()-t;
    cout << "\n Time (no parallel):";
    cout << ((double)t)/CLOCKS_PER_SEC << endl;     

    //parallel
    t = clock();    
    vector<thread> allsum;
    vector<double> Svalue(num_sum,0.);
    int j;

    for(j = 0; j<num_sum; j++)
        allsum.push_back(thread (fS_N, ref(Svalue),j) );
    

    for(auto &t : allsum)
        t.join();
    

    double Soma=0.;
    for (j=0;j<num_sum;j++)
        Soma += Svalue[j];
    
//  cout << Soma << endl;
    t = clock()-t;
    cout << "\n Time (parallel):";
    cout << ((double)t)/CLOCKS_PER_SEC << endl;     

return 0;

【问题讨论】：

当任何东西都为 0 时，你应该开始怀疑。您的基准无效。

嗯，0 的意思是 10^-5。 （我可以修改程序以显式生成它，但这不是重点）

在fS() 函数中，您计算​​一个从未使用过的总和。优化器足够聪明，不会计算未使用的值。

rs，嗯，最后 0 正是重点。

【参考方案1】：

您的“无并行”函数fS() 将值计算到不会去任何地方的局部变量中，fs_N() 对其参数进行计算。因此，当启用优化时，编译器会消除 fS() 的所有代码，因为它不会影响任何内容。您需要将该结果存储在某处（可能会返回该函数并可能稍后将其打印出来）：

double fS(void)
    double sum;
    int i;
    for(i=0;i<N;i++)
        sum += sin(i*0.1);
    
//  cout << endl << sum << endl;    
    return sum;