使用 OpenMP 后耗时增加了好几倍，是什么原因？

Question

仿照网上的 OpenMP 示例写了个测试程序，然而并没有提升效率，是哪里的问题？

#include <math.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
#include <omp.h>

double calc(void)
{
        double sum = 0;
        
        for (size_t i = 0; i < 10000000; ++i) {
                sum += atan((int)((i * 1.0 + (1.0 + rand() % 100)) * 3.14) % 10);
        }
        return sum;
}

int main(void)
{
        clock_t c;
        double sec;
        double results[40];
        size_t i;

        c = clock();
        srand(time(NULL));
        #pragma omp parallel for
        for (i = 0; i < 40; ++i) {
                results[i] = calc();
        }
        sec = (clock() - c) * 1.0 / CLOCKS_PER_SEC;
        printf("%gs\n", sec);
        return 0;
}

两个版本的运行结果：

跑 OpenMP 版本时四个核的使用率是蛮高的。

Answer 1

你程序里频繁的使用了 rand。

在 glibc 里，rand 的实现直接调用了 __random，__random 是这样的：

long int
__random (void)
{
   int32_t retval;
 
   __libc_lock_lock (lock);
 
   (void) __random_r (&unsafe_state, &retval);
 
   __libc_lock_unlock (lock);
 
   return retval;
}

这里面有一把琐(__libc_lock_lock (lock))。于是多线程并行密集调用肯定不会快。

而且，这把锁背后用的是 lll_lock ，而不是 mutex 。lll_lock 是 busy wait ，阻塞的时候也不会释放 CPU。