多线程C程序中的共享字段是否大量使用CPU？

我正在写一个小程序，使用一定比例的CPU。基本策略是，我将持续检查CPU使用情况，如果使用水平高于给定值，则使进程休眠

此外，由于我使用的是MacOS（不像Linux那样没有proc/stat，C#中没有PerformanceCounter），因此我必须在另一个线程中执行

top

命令，并从中获取CPU使用率

问题是，即使我给出一个很小的值作为参数，我的CPU使用率仍然很高。经过几次实验，它似乎是由多线程共享字段引起的

以下是我的代码（代码1）和实验：

（代码2）最初我认为是shell命令使得使用率非常高，因此我在

run（）

中对无限循环进行了注释，只留下

getCpuUsage（）

运行。然而，CPU使用率几乎为零

（代码3）然后，我编写了另一个独立于cpuUsage的

run（）

函数，该函数打算使用50%的CPU。它工作得很好！我认为代码1和代码3之间的唯一区别是使用了

cpuUsage

。所以我想知道线程之间共享字段是否会大量使用CPU

代码1

const char CPU_COMMAND[] = "top -stats cpu -l 1 -n 0| grep CPU\\ usage | cut -c 12-15";

int cpuUsage; // shared field that stores the cpu usage

// thread that continuously check CPU usage
// and store it in cpuUsage
void getCpuUsage() {
    char usage[3];
    FILE *out;
    while (1) {
        out = popen(CPU_COMMAND, "r");
        if (fgets(usage, 3, out) != NULL) {
            cpuUsage = atof(usage);
        } else {
            cpuUsage = 0;
        }
        pclose(out);
    }
}

// keep the CPU usage under ratio
void run(int ratio) {
    pthread_t id;
    int ret = pthread_create(&id, NULL, (void *)getCpuUsage, NULL);
    if (ret!=0) printf("thread error!");

    while (1) {
        // if current cpu usage is higher than ration, make it asleep
        if (cpuUsage > ratio) {
            usleep(10);
        }
    }

    pthread_join(id, NULL);
}

---

代码2

// keep the CPU usage under ratio
void run(int ratio) {
    pthread_t id;
    int ret = pthread_create(&id, NULL, (void *)getCpuUsage, NULL);
    if (ret!=0) printf("thread error!");

    /*while (1) {
        // if current cpu usage is higher than ration, make it asleep
        if (cpuUsage > ratio) {
            usleep(10);
        }
    }*/

    pthread_join(id, NULL);
}

---

代码3

void run() {
    const clock_t busyTime = 10;
    const clock_t idleTime = busyTime;

    while (1) {
        clock_t startTime = clock();
        while (clock() - startTime <= busyTime);
        usleep(idleTime);
    }
}

void run（）{
常数时钟时间=10；
常数时钟空闲时间=忙碌时间；
而(1){
时钟开始时间=时钟（）；
while（clock（）-startTime
多线程C程序中的共享字段是否大量使用CPU

是的，多个CPU上的多个线程对共享内存位置的不断读/写会导致缓存线在CPU之间不断移动（缓存反弹）。在我看来，这是幼稚的“并行”中可伸缩性差的最重要原因应用程序。
好的。Code1创建一个线程，该线程以尽可能快的速度执行popen。因此，该线程占用所有cpu时间。另一个线程（主线程）执行usleep，但不执行popening线程

Code2还使用线程启动这个cpu，然后等待它完成（join），这是永远不会发生的

Code3运行一段时间，然后睡眠量相同，所以它应该消耗大约50%

所以基本上你应该做什么（如果你真的想用top实现这个目的），你调用它，然后睡眠1秒钟，或者100毫秒，看看你的code1主循环是否调整

while (1) {
    usleep (100*1000);
    out = popen(CPU_COMMAND, "r");

sleep不会停止线程的CPU使用。@marrownower但是我的代码的第三个版本运行良好，表明
usleep（）
确实停止了CPU使用。顺便说一句，POSIX不允许多个控制线程同时读写内存位置-“应用程序应确保一个以上的控制线程（线程或进程）对任何内存位置的访问受到限制，这样，当另一个控制线程可能正在修改内存位置时，任何控制线程都无法读取或修改该内存位置。”
getUsage（）
函数在
run（）运行时保持不变
改变。因此代码2可以证明
getUsage（）
不会占用太多cpu时间。