C++ 条件变量与向量化的新线程

Question

我有一个循环的代码块。代码的一部分对数据向量进行操作，我想对该操作进行向量化。这个想法是将数组的细化拆分到多个线程上，这些线程将处理数组的子部分。我必须在两种可能性之间做出决定。第一个是每次遇到此部分时创建线程，并在最后与主线程重新加入它们：

for(....)
{
//serial stuff

//crate threads
for(i = 0; i < num_threads; ++i)
{
    threads_vect.push_back(std::thread(f, sub_array[i]));
}

//join them
for(auto& t : threads_vect)
{
    t.join();
}

//serial stuff
}

这与使用 OpenMP 所做的类似，但由于问题很简单，我想使用 std::threads 而不是 OpenMP（除非有充分的理由反对这样做）。

第二种方案是预先创建线程以避免创建和销毁的开销，并使用条件变量进行同步（同步我省略了很多东西，这只是一般的想法）：

std::condition_variable cv_threads;
std::condition_variable cv_main;

//create threads, the will be to sleep on cv_threads

for(....)
{
//serial stuff

//wake up threads
cv_threads.notify_all();

//sleep until the last thread finishes, that will notify.
main_thread_lock.lock();
cv_main.wait(main_lock);

//serial stuff
}

为了允许并行性，线程必须在计算开始时一醒来就解锁 thread_lock，然后再次获取它以进入睡眠状态并在它们之间同步以通知主线程。

我的问题是，在这样的上下文中，通常首选哪种解决方案，如果避免线程创建和销毁的开销通常值得增加复杂性（或者完全值得，因为增加的同步也会增加时间).

显然这也取决于每个线程的计算时间，但这可能会有很大差异，因为数据向量的长度也可能非常短（每个线程大约两个元素，这将导致计算时间约15毫秒）。

Answer 1

创建新线程的最大缺点是线程创建和关闭通常非常昂贵。想一想操作系统为使线程启动而必须做的所有事情，与通知条件变量所需的事情相比。

请注意，总是需要同步，创建线程也是如此。 C++11 std::thread for instances 在构造时引入了与创建线程的 synchronizes-with 关系。因此，您可以放心地假设，无论您的实现如何，线程创建总是比条件变量信号发送昂贵得多。

像 OpenMP 这样的框架通常会尝试以某种方式分摊这些成本。例如，OpenMP 实现不需要在每次循环后关闭工作线程，许多实现不会这样做。

C++ 条件变量与向量化的新线程

C++ condition variables vs new threads for vectorization

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