C++ 函数优化详解：如何优化多线程性能？- 技术经验 -卓越飞翔博客

优化多线程 c++++ 函数性能的关键技术包括：编译器优化标志（例如 -o3 和 -parallel）并发容器（例如 std::vector 和 std::list）同步原语（例如锁和原子变量）智能指针（例如 std::shared_ptr 和 std::unique_ptr）避免锁争用（例如通过使用细粒度锁或无锁数据结构）

C++ 函数优化详解：如何优化多线程性能？

在多线程编程中，优化函数的性能至关重要。本文将探讨优化 C++ 函数的多线程性能的各种技术，并提供实战案例进行说明。

编译器优化标志

编译器提供了多种优化标志，可以帮助优化多线程代码。例如，-O3 标志启用 GCC 的高级优化，而 -parallel 标志指示编译器使用并行技术。

实战案例：

// 启用优化标志
#pragma GCC optimize("O3", "-parallel")

// 优化函数
int sum(const std::vector<int>& numbers) {
  int result = 0;
  for (int number : numbers) {
    result += number;
  }
  return result;
}

并发容器

C++ 标准库提供了并发容器，例如 std::vector 和 std::list，这些容器经过优化，可安全地用于多线程场景中。

实战案例：

// 使用并发容器
std::vector<int> numbers(1000000);
std::atomic<int> result;

// 并发地累加数字
std::thread threads[8];
for (int i = 0; i < 8; i++) {
  threads[i] = std::thread([&numbers, &result, i]() {
    for (int j = i * numbers.size() / 8; j < (i + 1) * numbers.size() / 8; j++) {
      result += numbers[j];
    }
  });
}

for (int i = 0; i < 8; i++) {
  threads[i].join();
}

// 获取最终结果
int final_result = result.load();

同步原语

同步原语，例如锁和原子变量，用于协调多线程之间的访问。适当使用这些原语可以确保数据一致性和避免竞态条件。

实战案例：

// 使用互斥量保护共享数据
std::mutex m;
int shared_data = 0;

// 使用互斥量并发地更新共享数据
std::thread threads[8];
for (int i = 0; i < 8; i++) {
  threads[i] = std::thread([&m, &shared_data, i]() {
    for (int j = 0; j < 1000; j++) {
      std::lock_guard<std::mutex> lock(m);
      shared_data += i;
    }
  });
}

for (int i = 0; i < 8; i++) {
  threads[i].join();
}

// 获取最终结果
int final_result = shared_data;

智能指针

智能指针，例如 std::shared_ptr 和 std::unique_ptr，可以自动管理动态分配的内存。它们支持多线程场景中的安全共享和释放。

实战案例：

// 使用智能指针共享对象
std::shared_ptr<MyObject> object = std::make_shared<MyObject>();

// 在多个线程中<a style='color:#f60; text-decoration:underline;' href="https://www.php.cn/zt/35877.html" target="_blank">并发访问</a>共享对象
std::thread threads[8];
for (int i = 0; i < 8; i++) {
  threads[i] = std::thread([&object, i]() {
    std::cout << object->getValue() << std::endl;
  });
}

for (int i = 0; i < 8; i++) {
  threads[i].join();
}

避免锁争用

锁争用是指多个线程频繁争夺同一把锁的情况。可以通过使用细粒度锁或无锁数据结构来避免锁争用。

实战案例：

// 使用细粒度锁避免锁争用
std::mutex locks[10];
int shared_data[10];

// 并发地更新共享数据，每个数据块使用自己的锁
std::thread threads[8];
for (int i = 0; i < 8; i++) {
  threads[i] = std::thread([&locks, &shared_data, i]() {
    for (int j = 0; j < 1000; j++) {
      std::lock_guard<std::mutex> lock(locks[i]);
      shared_data[i] += i;
    }
  });
}

for (int i = 0; i < 8; i++) {
  threads[i].join();
}

// 获取最终结果
int final_result = 0;
for (int i = 0; i < 10; i++) {
  final_result += shared_data[i];
}