线程结构的性能代价:丢失的优化和内存分配

Question

我们正在经历一种奇怪的现象，在某些内存密集型工作负载中，头文件的包含会导致5-10%的性能损失。

此头文件将线程池声明为全局变量。此线程池从未在应用程序中以任何身份使用(尚未)。也就是说，除了在程序启动时创建这个静态线程池之外，应用程序是完全单线程的。一旦删除标头，性能惩罚就会消失。

从一些研究来看，由于某些编译器优化不再可能，多线程应用程序似乎会受到一定的性能损失。当以任何形式或容量实例化与线程相关的构造时，这种优化是否有可能被关闭？

或者，由于性能损失在执行许多内存分配时似乎是最明显的，那么在编译/链接阶段，编译器是否会意识到线程结构被实例化，从而切换到线程安全内存分配程序？

这发生在Linux 64位工作站上，GCC和clang都有。正在使用来自C++11的标准线程原语。

编辑I还应该提到，根据我们的测试，当使用tcmalloc分配器而不是默认分配器时，性能差异似乎消失了。

Answer 1

多线程malloc和其他一些检查过的函数会导致锁开销，这与您所看到的是一致的。我希望malloc实现会通过线程头文件中的某个指令更改为线程(和锁定)版本。

这是一个合理的成本，并导致一个更容易理解的输出从程序，代价是奇怪的性能变化的单个线程的例子。