C ++ 17并行算法vs tbb并行vs openmp性能

问题描述

由于c ++ 17 std库支持并行算法，我认为这将是我们的首选，但是在与tbb和openmp比较之后，我改变了主意，发现std库要慢得多。

在这篇文章中，我想征询有关我是否应该放弃std库的并行算法，并使用tbb或openmp的专业建议，谢谢！

Env：

• Mac OSX，Catalina 10.15.7
• GNU g ++-10

基准代码：

#include <algorithm>
#include <cmath>
#include <chrono>
#include <execution>
#include <iostream>
#include <tbb/parallel_for.h>
#include <vector>

const size_t N = 1000000;

double std_for() {
  auto values = std::vector<double>(N);

  size_t n_par = 5lu;
  auto indices = std::vector<size_t>(n_par);
  std::iota(indices.begin(),indices.end(),0lu);
  size_t stride = static_cast<size_t>(N / n_par) + 1;

  std::for_each(
      std::execution::par,indices.begin(),[&](size_t index) {
        int begin = index * stride;
        int end = (index+1) * stride;
        for (int i = begin; i < end; ++i) {
          values[i] = 1.0 / (1 + std::exp(-std::sin(i * 0.001)));
        }
      });

  double total = 0;

  for (double value : values)
  {
    total += value;
  }
  return total;
}

double tbb_for() {
  auto values = std::vector<double>(N);

  tbb::parallel_for(
      tbb::blocked_range<int>(0,values.size()),[&](tbb::blocked_range<int> r) {
        for (int i=r.begin(); i<r.end(); ++i) {
          values[i] = 1.0 / (1 + std::exp(-std::sin(i * 0.001)));
        }
      });

  double total = 0;
  for (double value : values) {
    total += value;
  }
  return total;
}

double omp_for()
{
  auto values = std::vector<double>(N);

#pragma omp parallel for
  for (int i=0; i<values.size(); ++i) {
    values[i] = 1.0 / (1 + std::exp(-std::sin(i * 0.001)));
  }

  double total = 0;

  for (double value : values) {
    total += value;
  }
  return total;
}

double seq_for()
{
  auto values = std::vector<double>(N);

  for (int i=0; i<values.size(); ++i) {
    values[i] = 1.0 / (1 + std::exp(-std::sin(i * 0.001)));
  }

  double total = 0;

  for (double value : values) {
    total += value;
  }
  return total;
}

void time_it(double(*fn_ptr)(),const std::string& fn_name) {
  auto t1 = std::chrono::high_resolution_clock::Now();
  auto rez = fn_ptr();
  auto t2 = std::chrono::high_resolution_clock::Now();
  auto duration = std::chrono::duration_cast<std::chrono::microseconds>( t2 - t1 ).count();
  std::cout << fn_name << ",rez = " << rez << ",dur = " << duration << std::endl;
}

int main(int argc,char** argv) {
  std::string op(argv[1]);
  if (op == "std_for") {
    time_it(&std_for,op);
  } else if (op == "omp_for") {
    time_it(&omp_for,op);
  } else if (op == "tbb_for") {
    time_it(&tbb_for,op);
  } else if (op == "seq_for") {
    time_it(&seq_for,op);
  }
}

编译选项：

g++ --std=c++17 -O3 b.cpp -ltbb -I /usr/local/include -L /usr/local/lib -fopenmp

结果：

std_for,rez = 500106,dur = 11119
tbb_for,dur = 7372
omp_for,dur = 4781
seq_for,dur = 27910

我们可以看到std_for比seq_for（顺序for循环）快，但它仍然比tbb和openmp慢。

更新

正如人们在评论中建议的那样，为了公平起见，我分别运行每个for。上面的代码已更新，结果如下，

>>> ./a.out seq_for
seq_for,dur = 29885

>>> ./a.out tbb_for
tbb_for,dur = 10619

>>> ./a.out omp_for
omp_for,dur = 10052

>>> ./a.out std_for
std_for,dur = 12423

就像ppl所说的那样，与以前的结果相比，连续运行4个版本是不公平的。

解决方法

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