c++ - 这对于等待使用std::future wait()返回的函数的CPU使用率更好，还是在循环中检查标志 sleep 一段时间？

Question

问题1:哪个会占用较少的CPU使用率，将来的wait()或while循环中的check标志？

std::atomic_bool isRunning{false};

void foo(){
    isRunning.store(true);
    doSomethingTimeConsuming();
    isRunning.store(false);
}

std::future f = std::async(std::launch::async, foo);

使用std::future wait():

if(f.vaild())
   f.wait()

在while循环中检查标志:

if(f.valid){
    while(isRunning.load())
       std::this_thread::sleep_for(1ms);
}

问题2:结论是否也适用于std::thread.join()或std::condition_variable.wait()？

提前致谢。

Answer 1

std::this_thread::sleep_for会在错误的时间不必要地唤醒线程。结果准备就绪和服务线程注意到的平均延迟是sleep_for超时的一半。
std::future::wait效率更高，因为它在内核中一直阻塞直到结果准备好为止，而无需像std::this_thread::sleep_for那样不必要地进行多个系统调用。

如果您运行两个版本

void doSomethingTimeConsuming() {
    std::this_thread::sleep_for(1s);
}

在 perf stat下， std::future::wait的结果为:

          1.803578      task-clock (msec)         #    0.002 CPUs utilized          
                 2      context-switches          #    0.001 M/sec                  
                 0      cpu-migrations            #    0.000 K/sec                  
               116      page-faults               #    0.064 M/sec                  
         6,356,215      cycles                    #    3.524 GHz                    
         4,511,076      instructions              #    0.71  insn per cycle         
           835,604      branches                  #  463.304 M/sec                  
            22,313      branch-misses             #    2.67% of all branches        

而 std::this_thread::sleep_for(1ms):

         11.715249      task-clock (msec)         #    0.012 CPUs utilized          
               901      context-switches          #    0.077 M/sec                  
                 6      cpu-migrations            #    0.512 K/sec                  
               118      page-faults               #    0.010 M/sec                  
        40,177,222      cycles                    #    3.429 GHz                      
        25,401,055      instructions              #    0.63  insn per cycle
         2,286,806      branches                  #  195.199 M/sec  
           156,400      branch-misses             #    6.84% of all branches        

即在此特定测试中， sleep_for消耗的CPU周期大约是其6倍。

请注意， isRunning.load()和 isRunning.store(true)之间存在竞争条件。解决方法是初始化 isRunning{true};。