如何检测c++的哪些代码导致模式切换

问题描述

我试图找出哪些 C++ 代码会导致 Linux 上的模式切换（用户模式到内核模式）。我知道两件事：

1. 系统调用导致模式切换：Is mode switch occur switching from user thread to kernel thread?
2. 命令 strace 可以列出所有系统调用。

现在我写这样一段代码来做一个测试：

#include <iostream>
#include <chrono>
#include <thread>

int main()
{
    int i = 0;
    while (true) {
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(1000));
        i++;
    }
    return 0;
}

我使用命令 g++ -std=c++11 test.cpp -lpthread 编译它，然后运行 ​​strace -ttT ./a.out 以列出它的系统调用。这是输出：

22:08:52.424382 prlimit64(0,RLIMIT_STACK,NULL,{rlim_cur=8192*1024,rlim_max=RLIM64_INFINITY}) = 0 <0.000009>
22:08:52.424611 brk(NULL)               = 0x55ca3968b000 <0.000009>
22:08:52.424725 brk(0x55ca396ac000)     = 0x55ca396ac000 <0.000011>
22:08:52.424887 futex(0x7f0aad83909c,FUTEX_WAKE_PRIVATE,2147483647) = 0 <0.000010>
22:08:52.425070 futex(0x7f0aad8390a8,2147483647) = 0 <0.000010>
22:08:52.425246 nanosleep({tv_sec=1,tv_nsec=0},0x7ffcae110cb0) = 0 <1.000142>
22:08:53.425553 nanosleep({tv_sec=1,0x7ffcae110cb0) = 0 <1.000253>
22:08:54.425924 nanosleep({tv_sec=1,0x7ffcae110cb0) = 0 <1.000138>
22:08:55.426177 nanosleep({tv_sec=1,0x7ffcae110cb0) = 0 <1.000145>
22:08:56.426455 nanosleep({tv_sec=1,0x7ffcae110cb0) = 0 <1.000141>
22:08:57.426710 nanosleep({tv_sec=1,0x7ffcae110cb0) = 0 <1.000146>
22:08:58.426967 nanosleep({tv_sec=1,0x7ffcae110cb0) = 0 <1.000146>

现在我有一些问题：

1. 为什么会有futex？据我所知，futex 是在 c++11 中实现线程互斥的较低机制，但我这里没有使用任何互斥，那么为什么会有 futex？
2. 我们可以看到有无限个nanosleep，那么是否意味着c++11代码std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(1000));会导致模式从用户态切换到内核态？
3. 是否有更好的方法来检查哪些 C++ 代码/函数会导致模式切换，或者我必须使用命令 strace？

解决方法

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