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C++0X(C++11)的std:mutex、std::thread与Windows API性能对比

c++ 
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C++0X标准提供的std::mutex和std::thread两个接口开发多线程同步的应用非常方便,而且可以跨平台,自己做了一下测试,发现这个跨平台的代价还是很大的,我分别用std::mutex与Windows的CRITICAL_SECTION、std::thead和WIndows的CreateThread接口做了对比,测试代码如下:

#include "stdafx.h"
#include <mutex>
#include <atomic> 
#include <iostream>
#include <time.h>
#include <thread>
#include <list>
#include <atomic> 
#include <Windows.h>

using namespace std;

#define MAX_THREADS 16

// 全局的结果数据 
long total1 = 0; 
long total2 = 0;
std::atomic<long> total;

std::mutex m_lock;

CRITICAL_SECTION m_Lock2;

void use_std_mutex();
void use_win_critical();
void use_win_thread();


void test_mutex()
{
	for(int i=0; i<1000000;++i)
	{
		m_lock.lock();
		total1 += 1;     
		m_lock.unlock();
	}
}

void test_critical()
{
	for(int i=0; i<1000000;++i)
	{
		EnterCriticalSection(&m_Lock2);
		total2 += 1;     
		LeaveCriticalSection(&m_Lock2);
	}
}

int main(int argc, char* argv[])
{
	use_std_mutex();
	use_win_critical();
	use_win_thread();
	
	return 0;
}

void use_std_mutex()
{
	std::list<std::thread*> threadlist;

	//测试mutex
	printf("testing mutex...\n");
	clock_t start = clock();
	for(int i=0; i<MAX_THREADS; ++i) 
	{
		std::thread *t1 = new std::thread((&test_mutex));
		threadlist.push_back(t1);
	}
	for(std::list<std::thread*>::const_iterator i = threadlist.begin(); i != threadlist.end(); i++ )
	{
		(*i)->join();
	}
	clock_t finish = clock();
	printf("result:%d\n", total1);
	printf("cost:%dms\n", finish - start);
	for(std::list<std::thread*>::const_iterator i = threadlist.begin(); i != threadlist.end(); i++ )
	{
		delete(*i);
	}
}

void use_win_critical()
{
	//测试Critical
	InitializeCriticalSection(&m_Lock2);
	std::list<std::thread*> threadlist;
	printf("testing critical...\n");
	clock_t start = clock();
	for(int i=0; i<MAX_THREADS; ++i) 
	{
		std::thread *t1 = new std::thread((&test_critical));
		threadlist.push_back(t1);
	}
	for(std::list<std::thread*>::const_iterator i = threadlist.begin(); i != threadlist.end(); i++ )
	{
		(*i)->join();
	}
	clock_t finish = clock();
	printf("result:%d\n", total2);
	printf("cost:%dms\n", finish - start);
	for(std::list<std::thread*>::const_iterator i = threadlist.begin(); i != threadlist.end(); i++ )
	{
		delete(*i);
	}
}


#define BUF_SIZE 255
long total3 = 0; 
CRITICAL_SECTION m_Lock3;

DWORD WINAPI MyThreadFunction( LPVOID lpParam );
//使用Windows线程测试
void use_win_thread()
{
	DWORD   dwThreadIdArray[MAX_THREADS];
	HANDLE  hThreadArray[MAX_THREADS]; 

	InitializeCriticalSection(&m_Lock3);
	printf("testing use_win_thread...\n");

	clock_t start = clock();
	for( int i=0; i<MAX_THREADS; i++ )
	{
		hThreadArray[i] = CreateThread( 
			NULL,                   
			0,                      
			MyThreadFunction,       
			NULL,					
			0,                      
			&dwThreadIdArray[i]);   

	} 

	WaitForMultipleObjects(MAX_THREADS, hThreadArray, TRUE, INFINITE);

	clock_t finish = clock();
	printf("result:%d\n", total3);
	printf("cost:%dms\n", finish - start);

	for(int i=0; i<MAX_THREADS; i++)
	{
		CloseHandle(hThreadArray[i]);
	}

}

DWORD WINAPI MyThreadFunction( LPVOID lpParam ) 
{ 
	for(int i=0; i<1000000;++i)
	{
		EnterCriticalSection(&m_Lock3);
		total3 += 1;     
		LeaveCriticalSection(&m_Lock3);
	}
	return 0; 
} 

 

 

 

测试环境:
硬件:i7 2630qm 4核

系统:Windows7 64bit 旗舰版  SP1

程序:VS2012 Release win32

 

测试结果:

2线程抢占:

testing mutex...

result:2000000

cost:628ms

testing critical...

result:2000000

cost:132ms

testing use_win_thread...

result:2000000

cost:98ms

 

4线程抢占:

testing mutex...

result:4000000

cost:1150ms

testing critical...

result:4000000

cost:266ms

testing use_win_thread...

result:4000000

cost:216ms

 

8线程抢占:

testing mutex...

result:8000000

cost:2855ms

testing critical...

result:8000000

cost:582ms

testing use_win_thread...

result:8000000

cost:461ms

 

16线程抢占:

testing mutex...

result:16000000

cost:138052ms

testing critical...

result:16000000

cost:1448ms

testing use_win_thread...

result:16000000

cost:1169ms

 

结论:如果想追求高性能,C++11的std::mutex不要用,std::thread性能损耗不大,要用随喜。

 

2016-04-14更新

刚刚用VS2015又测试了下,发现和三年前测试的结果天壤之别!!!

testing mutex...

result:16000000

cost:885ms

testing critical...

result:16000000

cost:5339ms

testing use_win_thread...

result:16000000

cost:6101ms

 

这次测试的硬件还是当年的硬件,只是操作系统换成了windows 10 pro x64,vs换成2015旗舰版。

vs2012是当年第一个较完善支持c++11的版本(vs2010连std::thread都没提供),莫非当时没来及优化编译器?

std::mutex完爆critical_section,但是为啥critical相对三年前的结果,为啥性能降低了这么多?感觉像是bug一样,微软自家独占的critical性能居然比std::mutex差这么多。

 

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评论
1 楼 truekbcl 2013-07-17  
CS很可能会退化到mutex。就算不提这个,标准库可以任意实现,那是拼编译器。

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