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c++ - boost::thread 数据结构的大小在荒谬的一面？

coder 2024-02-26 原文

编译器:clang++ x86-64 on linux。

自从我编写任何复杂的低级系统代码以来已经有一段时间了，而且我通常针对系统原语(windows 和 pthreads/posix)进行编程。所以，输入和输出已经从我的内存中消失了。我目前正在使用 boost::asio 和 boost::thread。

为了模拟针对异步函数执行器的同步 RPC(boost::io_service 具有多个线程 io::service::run'ing，其中请求是 io_serviced::post'ed)，我正在使用升压同步原语。出于好奇，我决定 sizeof 原语。这就是我所看到的。

struct notification_object
{
  bool ready;
  boost::mutex m;
  boost::condition_variable v;
};
...
std::cout << sizeof(bool) << std::endl;
std::cout << sizeof(boost::mutex) << std::endl;
std::cout << sizeof(boost::condition_variable) << std::endl;
std::cout << sizeof(notification_object) << std::endl;
...

输出:

1
40
88
136

40 个字节的互斥锁?? ？？ ？卧槽!条件变量 88!请记住，我对这种臃肿的大小感到反感，因为我正在考虑可以创建数百个 notification_object

的应用程序

这种级别的可移植性开销似乎很荒谬，有人可以证明这一点吗？据我所知，这些原语应该是 4 或 8 字节宽，具体取决于 CPU 的内存模型。

最佳答案

当您查看任何类型的同步原语的“大小开销”时，请记住这些不能打包得太紧。这是因为例如如果两个互斥体同时使用，那么共享一个高速缓存行的两个互斥锁最终会导致缓存垃圾(错误共享)，即使获取这些锁的用户从不“冲突”。 IE。想象两个线程运行两个循环:

for (;;) {
    lock(lockA);
    unlock(lockA);
}

和

for (;;) {
    lock(lockB);
    unlock(lockB);
}

与一个线程运行一个循环相比，在两个不同的线程上运行时，您将看到两倍的迭代次数当且仅当两个锁不在同一缓存行中。如果 lockA 和 lockB 在同一个缓存行中，每个线程的迭代次数将减半 - 因为带有这两个锁的缓存行将永久在执行这两个线程的 CPU 核心之间反弹。

因此，即使自旋锁或互斥锁下的原始数据类型的实际数据大小可能只是一个字节或 32 位字，此类的有效数据大小对象通常更大。

在断言“我的互斥量太大”之前请记住这一点。事实上，在 x86/x64 上，40 字节太小无法防止错误共享，因为缓存行目前至少有 64 字节。

除此之外，如果您非常关注内存使用情况，请考虑通知对象不必是唯一的 - 条件变量可以触发不同的事件(通过 predicate boost::condition_variable 知道)。因此，可以为整个状态机使用单个互斥锁/CV 对，而不是每个状态使用一对这样的互斥锁/CV。同样适用于例如线程池同步 - 锁多于线程不一定有益。

编辑:有关“虚假共享”(以及在同一缓存行中托管多个原子更新变量所造成的负面性能影响)的更多引用资料，请参阅(除其他外)以下 SO帖子:

如前所述，当在多核、每核缓存配置中使用多个“同步对象”(无论是原子更新的变量、锁、信号量……)时，允许它们中的每一个单独的空间缓存行。您在这里用内存使用换取可伸缩性，但实际上，如果您进入软件需要数百万锁(产生 GB 的内存)的区域，您要么有资金购买几百 GB 的内存(和百个 CPU 内核)，或者您在软件设计中做错了。

在大多数情况下(class/struct 的特定实例的锁/原子)，只要该对象，您就可以免费获得“填充”包含原子变量的实例足够大。

关于c++ - boost::thread 数据结构的大小在荒谬的一面？，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/6816448/

荒谬ampcode互斥boostc++boost-asioboost-threadmicro-optimizationsystems-programming

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