c++ - 生成多个 std::thread 并重用它

Question

我是线程方面的菜鸟，需要一些帮助/建议。首先，您能否检查一下我在以下代码中的理解是否正确:

std::vector<std::unique_ptr<Object>> totalObjects(512);
std::vector<Object*> objectsToUpdate(32);
std::vector<std::thread> threadsPool(32);

int nrObjectsToUpdate; //Varies between 1 and 32 for each update.

findObjectsToUpdate(totalObjects, objectsToUpdate, nrObjectsToUpdate);

for(int i = 0; i < nrObjectsToUpdate; i++)
    threadsPool[i] = std::thread(objectsToUpdate[i]->updateTask1());

//All tasks in this step must be completed before 
//we can move on to the next, i.e. updateTask2();.
for(int i = 0; i < nrObjectsToUpdate; i++)
    threadsPool[i].join();

for(int i = 0; i < nrObjectsToUpdate; i++)
    threadsPool[i] = std::thread(objectsToUpdate[i]->updateTask2());

for(int i = 0; i < nrObjectsToUpdate; i++)
    threadsPool[i].join();

我应该为每个 updateTask1() 和 updateTask2() 生成一个线程吗？对于每次更新，我是否需要重新创建 std::thread() ？或者我可以简单地用一些成员函数再次重用它吗？如果我为 updateTask1() 创建线程，是否可以为 updateTask2() 重用所有线程对象？即，使用某些 std::thread 成员函数切换函数指针？

假设我们创建了 100 个线程并且我们有一个四核 CPU(4 核)，在所有线程完成之前，所有 CPU 内核都会忙吗？我至少知道 4 个内核意味着 4 个线程。

感谢您提供的所有帮助和解释。

Answer 1

要使用的最佳线程数取决于应用程序和硬件，因此您应该生成多少线程取决于您的应用程序。

例如，某些应用程序可能在每个内核有多个线程的情况下运行良好，因为线程不会相互干扰(例如，内核 1 上的线程 X 和线程 Y 不争用计算资源，因此具有优势每个内核有多个线程)。但是，其他应用程序在每个内核多个线程的情况下性能可能会更差，因为仅使用一个线程可能需要内核的大部分资源，因此当每个内核使用额外的线程时，线程会产生干扰。您应该进行一些测试以找出最适合您的应用程序的线程配置。多线程通常并不简单，性能结果可能会令人惊讶。

您可以使用很多东西来帮助确定线程数量和线程调度(不过您仍然应该进行性能测试)。

您可以使用 unsigned num_cpus = std::thread::hardware_concurrency(); 获取可用 CPU 的数量。虽然您可能知道所用 CPU 的内核数，但您可能想在另一台您不知道内核数的机器上运行它。

另外还有processor affinity ，这实际上是将某些线程固定到特定的 CPU。默认情况下，允许操作系统将任何生成的线程调度到任何 CPU。有时这会导致每个 CPU 有多个线程，并且某些 CPU 未被用于多线程组件的某些部分。您可以使用 pthread_setaffinity_np 显式设置特定线程以使用特定 CPU，如下所示(对要固定到核心的每个线程执行此操作):

cpu_set_t cpu_set;
CPU_ZERO(&cpu_set);
CPU_SET(i, &cpu_set);
int rc = pthread_setaffinity_np(threadsPool[i].native_handle(),
                                sizeof(cpu_set_t), &cpu_set);

// Check for error
if (rc != 0) 
    std::cerr << "pthread_setaffinity_np error: " << rc << "\n";

If I create threads for updateTask1(), is it possible to reuse all thread objects for updateTask2()?, i.e. switching function pointer with some std::thread member function?

是的，你可以做到这一点。您的程序中关于为 updateTask1() 和 updateTask2() 使用线程的逻辑是正确的，但是，从语法上讲，您在分配线程时犯了错误。

threadsPool[i] = std::thread(objectsToUpdate[i]->updateTask1());

不正确。您想要使用成员函数作为为每个线程生成的函数，因此您需要传递对该函数的引用以及要绑定(bind)到的对象，然后是任何其他参数(例如，我将添加 updateTask1 函数采用对象 ID i)。线程的分配应该如下所示:

threadsPool[i] = std::thread(&Object::updateTask1,  // Reference to function
                             objectsToUpdate[i]  ,  // Object to bind to
                             i );                   // Additional argument -- thread number

然后您可以对 updateTask2 使用相同的语法。这是一个live demo用于演示，其中包括处理器亲和性。