Question

这是我关于stackoverflow的第一篇文章，我的母语不是英语。对于这篇文章带给您的任何不便，请原谅。也许它有点长，所以我很期待你的耐心。提前谢谢！

我有一个C语言代码段。这项工作是计算两个文件中的单词数。我使用pthreads来解决这个问题。但我发现这两个陈述的顺序

count_words（argv的[1]）;

pthread_create（＆amp; t1，NULL，count_words，（void *）argv [2]）;

会影响程序性能，这与我的预期相反。这是代码：

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <ctype.h>
#include <stdlib.h>

int total_words;

int main(int argc, char *argv[]) {
    pthread_t t1;
    void *count_words(void *);

    if (argc != 3) {
        printf("usage: %s file1 file2\n", argv[0]);
        exit(1);
    }
    total_words = 0;

    count_words(argv[1]); // program runs faster when executing this first
    pthread_create(&t1, NULL, count_words, (void *)argv[2]);

    pthread_join(t1, NULL);
    printf("%5d: total words\n", total_words);
    return 0;
}

void *count_words(void *f) {
    char *filename = (char *)f;
    FILE *fp;
    int c, prevc = '\0';

    if ((fp = fopen(filename, "r")) == NULL) {
        perror(filename);
        exit(1);
    }
    while ((c = getc(fp)) != EOF) {
        if (!isalnum(c) && isalnum(prevc))
            total_words++;
        prevc = c;
    }
    fclose(fp);
    return NULL;
}

性能：

我在命令行上使用“test program_name”运行程序来测试运行速度。输出是：

如果订单如下：

count_words（argv的[1]）;

pthread_create（＆amp; t1，NULL，count_words，（void *）argv [2]）;

程序运行速度快：真正的0.014s

如果是这样的话：

pthread_create（＆amp; t1，NULL，count_words，（void *）argv [2]）;

count_words（argv的[1]）;

程序运行缓慢：真正的0.026s

我的期望：

在案例1中，程序首先运行count_word（）。完成计数作业后，它将继续运行pthread_create（）。那时，新线程将有助于完成计数工作。因此，新线程在原始线程完成作业后执行作业，该作业是顺序运行而不是并行运行。在案例2中，程序在任何计数之前首先运行pthread_create（），因此在此之后有两个并行的线程进行计数。所以我希望案例2比案例1快。但我错了。案例2较慢。有人可以给我一些有用的信息吗？

注意

请忽略我没有在全局变量total_words上放置互斥锁。这不是我关心的部分。该计划仅用于测试。请原谅其不完善之处。

修改1

以下是我阅读一些建议后的补充和改进。

a）补充：处理器是Intel®Celeron（R）CPU 420 @ 1.60GHz。一个核心。

b）改进：我改进了我的例子，改变了两个：

1）我放大了文件。 file1是2080651字节（大约2M），file2是file1的副本。

2）我修改了count_words（）。到达文件末尾时，使用fseek（）将fp设置为开头并再次计数。反复计算COUNT次。定义COUNT 20.以下是更改的代码：

#define COUNT 20

// other unchanged codes ...

void *count_words(void *f) {
    // other unchanged codes ...
  int i;
  for (i = 0; i < COUNT; i++) {
      while ((c = getc(fp)) != EOF) {
          if (!isalnum(c) && isalnum(prevc))
              total_words++;
          prevc = c;
      }
      fseek(fp, 0, SEEK_SET);
  }
  fclose(fp);
  return NULL;
}

输出fast_version（count_word（）first）和slow_version（pthread_create（）first）：

administrator @ ubuntu：〜$ time ./fast_version file1 file2

12241560：总字数

真正的0m5.057s

用户0m4.960s

sys 0m0.048s

administrator @ ubuntu：〜$ time ./slow_version file1 file2

12241560：总字数

真正的0m7.636s

用户0m7.280s

sys 0m0.048s

我尝试了几次“time progname file1 file2”命令。也许每次跑步都有十分之一秒或百分之一秒的差异。但差异并不大。

修改2

在我根据一些提示做了一些实验之后添加了这部分 -

在第一个线程完成执行后启动第二个线程时，没有上下文切换开销。

- 用户315052。

实验是我改进了count_word（）：

void *count_word(void *f) {
// unchanged codes
// ...
    for (i = 0; i < COUNT; i++) {
        while ((c = getc(fp)) != EOF) {
            if (!isalnum(c) && isalnum(prevc))
                total_words++;
            prevc = c;
        }
        fseek(fp, 0, SEEK_SET);
        printf("from %s\n", filename); // This statement is newly added.
    }
// unchanged codes
// ...
}

添加语句“printf（”来自％s \ n“，文件名）;”，所以我可以告诉当时正在运行的文件（或线程）。快速版本的输出是“从文件1”的20倍，然后是“从文件2”的20倍，慢速版本是“从文件1”和“从文件2”混合打印。

看起来快速版本更快，因为没有上下文切换。但事实是，在count_word（）完成后，原始线程没有死，但创建了一个新线程并等待它终止。新线程运行时是否没有上下文切换？我仔细观察了屏幕，发现“from file2”的打印速度明显慢于“from file1”。为什么？是因为从file2计数时发生了上下文切换吗？

对于慢速版本，我们可以从输出中看到“from file1”和“from file2”的打印速度甚至比快速版本中“from file2”的打印速度慢，因为它的上下文切换成本更高在并行计数方面，在快速版本中，上下文切换并不像其中一个线程完成其工作而只是等待那么重。

所以我认为主要原因是快速版本对慢速版本有轻松简单的上下文切换。但“印刷速度”来自我的观察，可能不是那么严格。所以我不确定。

Answer 1

在评论中，您写道：

处理器是Intel®Celeron（R）CPU 420 @ 1.60GHz。一个核心。

由于您只有一个核心，因此无论如何都会对您的线程执行进行序列化。同时运行两个线程的程序会支付线程上下文切换的开销，因为每个线程执行阻塞I / O.

在第一个线程完成执行后启动第二个线程时，没有上下文切换开销。

Answer 2

你是如何衡量的？

实时并不表示您的程序运行了多长时间。您必须测量用户+系统时间。更重要的是，毫秒级的有意义时序在很大程度上取决于时钟的粒度。如果它以60Hz运行，那么你就有问题了。提出有意义的基准是艺术 ......

首先，您应该找到一种在循环中运行线程的方法，例如10.000次并添加数字。这至少可以让你摆脱毫秒级的时间问题。

Answer 3

尝试做同样的测量，但是运行你的程序100次并计算平均时间，在这么短的时间内缓存的效果远非一个例子可以忽略不计。

不同的执行顺序会导致Pthread程序的性能差异

3 个答案: