c++多線程實現綁定cpu的方法詳解

windows多線程

windows.h中提供了多線程解決方案，創建多線程的函數為

//返回值：一個handle類型的值，表示線程的句柄，可用于等待線程等函數
handle createthread(
lpsecurity_attributes   lpthreadattributes, // 不用管，一般為null
size_t                  dwstacksize,        // 堆棧大小，一般為0，表示默認值
lpthread_start_routine  lpstartaddress,     // 函數指針
__drv_aliasesmem lpvoid lpparameter,        // 參數指針
dword                   dwcreationflags,    // 不用管，一般為0
lpdword                 lpthreadid          // 線程id，一般設為null
);

為了理解這個函數，下面舉一個最簡單的例子

#include<iostream>
#include<windows.h>

// 編寫了一個我的線程函數
dword winapi mythread(lpvoid ps)
{
	int *n = (int *)ps;
	for (int i = 0; i < 3; ++i)
		printf("執行線程%d, i=%d\n", n[0], i);
	return 0l;
}

int main()
{
	// 創造線程
	int id1 = 1, id2=2;
	createthread(null, 0, mythread, &id1, 0, null);
	createthread(null, 0, mythread, &id2, 0, null);
	system("pause");
	return 0;
}

其中，mythread是一個用于創造新線程的函數，其輸入參數ps是一個lpvoid類型的指針，在參數傳入后，將這個指針轉為整形指針(int *)，然后將其賦給另一個整形指針n，然后在for循環中引用這個整形指針。

在main函數中，通過createthread函數創建一個線程并執行，其中執行的函數為mythread，傳入的參數為id1, id2的地址。執行后的結果為

執行線程2, i=0
執行線程1, i=0
執行線程1, i=1
執行線程1, i=2
執行線程2, i=1
執行線程2, i=2
請按任意鍵繼續. . .

windows調度與綁定cpu

作為成熟的操作系統，windows為了更加充分利用cpu，會動態分配線程占用的cpu資源，以確保每個cpu核心不過累；另一方面，intel作為成熟的cpu，為了充分考慮性能和能耗之間的均衡，當cpu沒有滿負荷運行的時候會自動降頻。

這兩個合在一起就是，windows動態分配cpu核心，讓每個cpu都不過載；然后intel動態規劃能耗，讓每個核心都降頻。于是cpu的頻率越降越低，windows占用的資源越來越少，于是性能越來越差。

上面這個描述當然略顯夸張了，但道理是這么個道理，為了驗證這一點，可以將上面的mythread函數稍作改動，

dword winapi mythread(lpvoid ps)
{
  int* n = (int*)ps;
  int cpu = getcurrentprocessornumber();
  for (int i = 0; i < 5; ++i) {
      printf("在cpu%d上執行線程%d, i=%d\n", cpu, n[0], i);
      sleep(100);
  }
  return 0l;
}

這樣就可以查看每次執行線程時所使用的cpu，發現每次運行時使用的cpu是隨機的。

通過windows.h中的setthreadaffinitymask來手動分配cpu，使用方法非常簡單

int main()
{
  // 創造線程
  int id1 = 1, id2=2;
  auto th1 = createthread(null, 0, mythread, &id1, 0, null);
  setthreadaffinitymask(th1, 0x01);
  auto th2 = createthread(null, 0, mythread, &id2, 0, null);
  setthreadaffinitymask(th2, 0x02);
  // 記得等待線程結束
  system("pause");
  return 0;
}

效果如下

在cpu0上執行線程1, i=0
在cpu1上執行線程2, i=0
請按任意鍵繼續. . . 在cpu1上執行線程2, i=1
在cpu0上執行線程1, i=1
在cpu0上執行線程1, i=2
在cpu1上執行線程2, i=2
在cpu1上執行線程2, i=3
在cpu0上執行線程1, i=3
在cpu1上執行線程2, i=4
在cpu0上執行線程1, i=4

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