为什么 `std::this_thread::yield()` 比 `std::this_thread::sleep_for(0s)` 慢 10 倍？

Question

刚刚测试了两个小程序，

#include <thread>

int main()
{
    for (int i = 0; i < 10000000; i++)
    {
        std::this_thread::yield();
    }

    return 0;
}

和：

#include <thread>
#include <chrono>

int main()
{
    using namespace std::literals;

    for (int i = 0; i < 10000000; i++)
    {
        std::this_thread::sleep_for(0s);
    }

    return 0;
}

我在我的系统上得到了各自的计时（Ubuntu 22.04 LTS，内核版本 5.19.0-43-generic），

./a.out  0,33s user 1,36s system 99% cpu 1,687 total

和：

./a.out  0,14s user 0,00s system 99% cpu 0,148 total

为什么std::this_thread::yield()比 慢 10 倍std::this_thread::sleep_for(0s)？

注意 g++ 和 clang++ 之间的计时类似。

编辑：正如答案中所指出的，这是 STL 实现的优化，调用sleep(0)实际上慢了 300 倍（50us vs 150ns）。

Answer 1

快速浏览一下源代码this_thread::sleep_for

template<typename _Rep, typename _Period>
inline void
sleep_for(const chrono::duration<_Rep, _Period>& __rtime)
{
    if (__rtime <= __rtime.zero())
      return;
    ...

所以sleep_for(0s)什么也不做，事实上你的测试程序使用了0.0s的系统时间，基本上是一个完全在用户空间运行的空循环（事实上我怀疑如果你使用优化进行编译，它将被完全删除）

另一方面，yield调用^* sched_yield又将schedule()在内核空间中调用，因此至少执行一些逻辑来检查是否有另一个线程需要调度。

我相信你的 0.33s 用户空间时间基本上是系统调用开销。

^{*_{实际上跳转到__libcpp_thread_yieldthen 调用的地方sched_yield，至少在 Linux 上是这样}}