c++ - 多线程函数性能比单线程差

Question

我写了一个在单线程上运行的 update() 函数，然后我写了下面的函数 updateMP() 除了我分工之外，它做同样的事情在我的两个 for 循环中，这里有一些线程:

void GameOfLife::updateMP()
{
    std::vector<Cell> toDie;
    std::vector<Cell> toLive;

#pragma omp parallel
    {
        // private, per-thread variables
        std::vector<Cell> myToDie;
        std::vector<Cell> myToLive;

#pragma omp for
        for (int i = 0; i < aliveCells.size(); i++) {
            auto it = aliveCells.begin();
            std::advance(it, i);

            int liveCount = aliveCellNeighbors[*it];
            if (liveCount < 2 || liveCount > 3) {
                myToDie.push_back(*it);
            }
        }

#pragma omp for
        for (int i = 0; i < aliveCellNeighbors.size(); i++) {
            auto it = aliveCellNeighbors.begin();
            std::advance(it, i);

            if (aliveCells.find(it->first) != aliveCells.end()) // is this cell alive?
                continue; // if so skip because we already updated aliveCells

            if (aliveCellNeighbors[it->first] == 3) {
                myToLive.push_back(it->first);
            }
        }

#pragma omp critical
        {
            toDie.insert(toDie.end(), myToDie.begin(), myToDie.end());
            toLive.insert(toLive.end(), myToLive.begin(), myToLive.end());
        }
    }

    for (const Cell& deadCell : toDie) {
        setDead(deadCell);
    }

    for (const Cell& liveCell : toLive) {
        setAlive(liveCell);
    }
}

我注意到它的性能比单线程 update() 差，而且似乎随着时间的推移越来越慢。

我认为 omp for 的两次使用可能是我做错了什么？我是 OpenMP 的新手，所以我仍在弄清楚如何使用它。

为什么我的多线程实现的性能越来越差？

编辑:完整来源在这里:https://github.com/k-vekos/GameOfLife/tree/hashing?files=1

Answer 1

Why am I getting worse performance with my multithreaded implementation?

经典问题:)

您只循环遍历活细胞。这其实很有趣。康威的生命游戏的天真实现会查看每个单元格。您的版本针对比死细胞更少的活细胞进行了优化，我认为这在游戏后期很常见。我无法从你的摘录中看出，但我认为当活细胞与死细胞的比例较高时，它可能会做一些多余的工作。

omp parallel 的一个警告是，不能保证在并行部分的进入/退出期间不会创建/销毁线程。它取决于实现。我似乎找不到有关 MSVC 实现的任何信息。有知道的请指教。

所以这意味着您的线程可以在每个更新循环中创建/销毁，这是一个沉重的开销。为了使它物有所值，工作量应该比管理费用高出几个数量级。

您可以分析/测量代码以确定管理费用和工作时间。它还应该可以帮助您了解真正的瓶颈所在。

Visual Studio 有一个带有漂亮 GUI 的探查器。您需要使用发布优化来编译您的代码，但还需要包括调试符号(默认发布配置中不包含这些符号)。我没有研究如何手动设置它，因为我通常使用 CMake，它会自动设置 RelWithDebInfo 配置。

使用 high_resolution_clock 为分析器难以测量的部分计时。

如果你可以使用 C++17，它有一个标准的并行 for_each(ExecutionPolicy 重载)。大多数算法标准功能都可以。 https://en.cppreference.com/w/cpp/algorithm/for_each .它们太新了，我对它们几乎一无所知(它们可能也有与 OpenMP 相同的问题)。

seems like it's getting slower over time.

会不会是您没有清理您的载体之一？