c - 在多线程共享进程中，原子操作似乎比信号量操作慢

Question

你能想到为什么原子操作看起来比信号量慢，即使指令减少了吗？

示例代码：

 void increment(){
     if (strcmp(type, "ATOMIC") == 0) {
         for (int i = 0; i < RUN_TIME; ++i) {
            atomic_fetch_add_explicit(&count, 1, memory_order_relaxed);
        }
    }
     if (strcmp(type, "SEMAPHORE") == 0){
        for (int i = 0; i < RUN_TIME; ++i) {
            sem_wait(sem);
            count++;
            sem_post(sem);
        }
    }
}

输出：

   time ./CMAIN "SEMAPHORE";time ./CMAIN "ATOMIC";
 [C] SEMAPHORE, count 4000000
 real    0m0.039s
 user    0m0.029s
 sys     0m0.002s
[C] ATOMIC, count 4000000
 real    0m0.092s
 user    0m0.236s
 sys     0m0.003s

Answer 1

无法复制。对于 10^9 次迭代，我得到(来自 bash、i5、x86_64、Linux(：

$ TIMEFORMAT="%RR %UU %SS"
$ gcc atomic.c -Os -lpthread && ( time ./a.out ATOMIC  ; time ./a.out  SEMAPHORE )
1.572R  1.568U  0.000S  #ATOMIC
5.542R  5.536U  0.000S  #SEMAPHORE

(4000000 次迭代的比率大致相同。

我的atomic.c(填写空白的示例(：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdatomic.h>
#include <semaphore.h>
#define RUN_TIME 100000000
char * type;
sem_t *sem;
_Atomic int count = ATOMIC_VAR_INIT(0);
 void increment(){
     if (strcmp(type, "ATOMIC") == 0) {
         for (int i = 0; i < RUN_TIME; ++i) {
            atomic_fetch_add_explicit(&count, 1, memory_order_relaxed);
        }
    }
     if (strcmp(type, "SEMAPHORE") == 0){
        for (int i = 0; i < RUN_TIME; ++i) {
            sem_wait(sem);
            count++;
            sem_post(sem);
        }
    }
}
int main(int C, char**V)
{
    sem_t s;
    sem_init(&s, 0, 1);
    sem = &s;
    type = V[1];
    increment();
}

请发布 mcve 以及您的平台规格。

Answer 2

它不应该，因为我读到的是"在信号量中 当某些进程尝试访问不可用的信号量时，信号量将进程置于等待队列 (FIFO( 并将任务置于睡眠状态，CPU 而不是原子操作更耗时或开销更多。

通常原子操作会执行得更快，因为它会一起加载、更新和修改指令。但是原子操作是特定于CPU的，即n++将在单个指令(INC(中执行或不执行，总是无法保证。所以由CPU决定，可能是因为这个原因，你得到这样的输出。

我理解我写的，建议将不胜感激。