std::mutex 和 QMutex 在 MinGW 64 中的性能（posix 线程版本）
Performance of std::mutex and QMutex in MinGW 64 (posix thread version)
我尝试用std::mutex替换我的应用程序（monte carlo模拟）中的QMutex，令人惊讶的是，计算速度除以3。互斥量locking/unlocking 性能成本从可忽略不计上升到大约 66% 的线程时间。
我深入研究了实现源。我最初认为两者都是 Win32 线程的包装器（std::thread 有一个额外的 pthread 层），但实际上 Qt 没有为互斥量使用任何内核函数，并且有它自己的基于原子变量的内部实现。这个好像快多了。
- 是否真的可以只用原子变量来完全实现互斥？它有限制吗？
- 为什么这个在STL中没有使用？
- 在我的案例中，完全避免互斥锁的准则是什么？我在浮点缓冲区上累积（加法运算）值，在多个线程之间共享
谢谢
听起来 QMutex 是用自旋锁实现的。回答您的问题：
- 是的，这是可能的。它有局限性，例如参见 [=10=]。
- 只用原子就可以写一个自旋锁；您不能从标准库中的任何其他内容编写真正的互斥量。
- 不知道你的算法是做什么的，这很难说。但看起来您可以从阅读本书中获益：Is Parallel Programming Hard, And, If So, What Can You Do About It?。特别是 Counting 章节似乎与您所描述的大致对应。 TL;DR 您将不得不尝试该章中的不同算法，以了解哪种算法更适合您的特定情况。
Qt is not using any kernel functions for the mutexes, and has its own internal implementation based on atomic variables
如果互斥量已经被锁定，Qt 当然会调用 OS 让线程等待 .
这里的想法是，在良好的多线程代码中，等待已锁定的互斥锁的可能性极低； 要优化的常见情况是无竞争的互斥锁，必须尽可能快地保持它。
因此，QMutex 是围绕 Linux futex 系统调用设计的，并使用原子和无锁编程。在无竞争的情况下，不需要系统调用，只需要一些巧妙的原子编程；在有争议的情况下，系统调用 是 必需的（对 wait/wake 线程），而这正是 Qt 使用的：
- pthread_mutex_* / pthread_cond_* 在通用 Unix 上
- futex 在 Linux
- WaitForSingleObjectEx 在 Windows
- semaphore_* 在 Mac
有关 QMutex 设计背后的更多信息，请参阅 here。
为什么STL不使用类似的方法？我不知道。可能是因为有 native_handle 函数在所有情况下都应该 return "something" ，即使当互斥体被解锁或锁定但没有竞争时，所以它 总是 使用系统调用。
（无论如何，我对 Qt 优于 std::mutex 并不感到惊讶。如果不是，QMutex 将成为 std::mutex 的包装器。）
有趣的是我来这里是为了弄清楚为什么 QMutex 这么慢。至少对于高度满足的情况，与 enterCriticalSection 相比，等待单个对象显得相当慢。 TBB 包装它并且似乎比 windows.
上的 QMutex 快得多
我尝试用std::mutex替换我的应用程序（monte carlo模拟）中的QMutex，令人惊讶的是，计算速度除以3。互斥量locking/unlocking 性能成本从可忽略不计上升到大约 66% 的线程时间。
我深入研究了实现源。我最初认为两者都是 Win32 线程的包装器（std::thread 有一个额外的 pthread 层），但实际上 Qt 没有为互斥量使用任何内核函数，并且有它自己的基于原子变量的内部实现。这个好像快多了。
- 是否真的可以只用原子变量来完全实现互斥？它有限制吗？
- 为什么这个在STL中没有使用？
- 在我的案例中，完全避免互斥锁的准则是什么？我在浮点缓冲区上累积（加法运算）值，在多个线程之间共享
谢谢
听起来 QMutex 是用自旋锁实现的。回答您的问题：
- 是的，这是可能的。它有局限性，例如参见 [=10=]。
- 只用原子就可以写一个自旋锁；您不能从标准库中的任何其他内容编写真正的互斥量。
- 不知道你的算法是做什么的，这很难说。但看起来您可以从阅读本书中获益：Is Parallel Programming Hard, And, If So, What Can You Do About It?。特别是 Counting 章节似乎与您所描述的大致对应。 TL;DR 您将不得不尝试该章中的不同算法，以了解哪种算法更适合您的特定情况。
Qt is not using any kernel functions for the mutexes, and has its own internal implementation based on atomic variables
如果互斥量已经被锁定，Qt 当然会调用 OS 让线程等待 .
这里的想法是，在良好的多线程代码中，等待已锁定的互斥锁的可能性极低； 要优化的常见情况是无竞争的互斥锁，必须尽可能快地保持它。
因此，QMutex 是围绕 Linux futex 系统调用设计的，并使用原子和无锁编程。在无竞争的情况下，不需要系统调用，只需要一些巧妙的原子编程；在有争议的情况下，系统调用 是 必需的（对 wait/wake 线程），而这正是 Qt 使用的：
- pthread_mutex_* / pthread_cond_* 在通用 Unix 上
- futex 在 Linux
- WaitForSingleObjectEx 在 Windows
- semaphore_* 在 Mac
有关 QMutex 设计背后的更多信息，请参阅 here。
为什么STL不使用类似的方法？我不知道。可能是因为有 native_handle 函数在所有情况下都应该 return "something" ，即使当互斥体被解锁或锁定但没有竞争时，所以它 总是 使用系统调用。
（无论如何，我对 Qt 优于 std::mutex 并不感到惊讶。如果不是，QMutex 将成为 std::mutex 的包装器。）
有趣的是我来这里是为了弄清楚为什么 QMutex 这么慢。至少对于高度满足的情况，与 enterCriticalSection 相比，等待单个对象显得相当慢。 TBB 包装它并且似乎比 windows.
上的 QMutex 快得多