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我使用原子而不是锁编写了一些东西，并且在我的情况下它的速度如此之慢而感到困惑，我编写了以下迷你测试：

#include <pthread.h>
#include <vector>

struct test
{
    test(size_t size) : index_(0), size_(size), vec2_(size)
        {
            vec_.reserve(size_);
            pthread_mutexattr_init(&attrs_);
            pthread_mutexattr_setpshared(&attrs_, PTHREAD_PROCESS_PRIVATE);
            pthread_mutexattr_settype(&attrs_, PTHREAD_MUTEX_ADAPTIVE_NP);

            pthread_mutex_init(&lock_, &attrs_);
        }

    void lockedPush(int i);
    void atomicPush(int* i);

    size_t              index_;
    size_t              size_;
    std::vector<int>    vec_;
    std::vector<int>    vec2_;
    pthread_mutexattr_t attrs_;
    pthread_mutex_t     lock_;
};

void test::lockedPush(int i)
{
    pthread_mutex_lock(&lock_);
    vec_.push_back(i);
    pthread_mutex_unlock(&lock_);
}

void test::atomicPush(int* i)
{
    int ii       = (int) (i - &vec2_.front());
    size_t index = __sync_fetch_and_add(&index_, 1);
    vec2_[index & (size_ - 1)] = ii;
}

int main(int argc, char** argv)
{
    const size_t N = 1048576;
    test t(N);

//     for (int i = 0; i < N; ++i)
//         t.lockedPush(i);

    for (int i = 0; i < N; ++i)
        t.atomicPush(&i);
}

如果我取消注释 atomicPush 操作并运行测试，time(1)我会得到如下输出：

real    0m0.027s
user    0m0.022s
sys     0m0.005s

如果我运行循环调用原子的东西（看似不必要的操作在那里，因为我希望我的函数看起来尽可能像我更大的代码一样）我得到这样的输出：

real    0m0.046s
user    0m0.043s
sys     0m0.003s

我不确定为什么会发生这种情况，因为在这种情况下我预计原子会比锁更快......

当我使用 -O3 编译时，我看到锁和原子更新如下：

lock:
    real    0m0.024s
    user    0m0.022s
    sys     0m0.001s

atomic:    
    real    0m0.013s
    user    0m0.011s
    sys     0m0.002s

在我较大的应用程序中，尽管锁的性能（单线程测试）仍然做得更好。

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2 回答 2

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非竞争互斥锁的锁定和解锁速度非常快。使用原子变量，您总是要付出一定的内存同步代价（特别是因为您甚至没有使用宽松的排序）。

您的测试用例太天真而无用。您必须测试一个竞争激烈的数据访问场景。

一般来说，原子操作很慢（它们妨碍了巧妙的内部重新排序、流水线和缓存），但它们允许无锁代码，确保整个程序可以取得一些进展。相比之下，如果你在持有锁时被换出，每个人都必须等待。

于 2012-09-19T16:03:52.057 回答
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只是添加到第一个答案中，当您执行 a 时，__sync_fetch_and_add您实际上会强制执行特定的代码排序。从文档

调用此函数时会创建完整的内存屏障

记忆障碍是什么时候

中央处理单元 (CPU) 或编译器，用于对屏障指令之前和之后发出的内存操作强制执行排序约束

即使您的工作是原子的，您也有可能通过强制指令排序而失去编译器优化。

于 2012-09-19T16:08:57.663 回答