openmp 快速入门 常用技巧 parallel for sections reduction critical

转载自:https://blog.csdn.net/billbliss/article/details/44131591

OpenMP并行执行的程序要全部结束后才能执行后面的非并行部分的代码。这就是标准的并行模式fork/join式并行模式,共享存储式并行程序就是使用fork/join式并行的。标准并行模式执行代码的基本思想是,程序开始时只有一个主线程,程序中的串行部分都由主线程执行,并行的部分是通过派生其他线程来执行,但是如果并行部分没有结束时是不会执行串行部分的。


摘要:

#pragma omp parallel
自动将下面语句执行N次,(N为电脑CPU核数),然后把每份指派给一个核去执行,而且多核之间为并行执行。
#pragma omp parallel for
并行执行相同代码段
自动将下面的for循环分成N份,(N为电脑CPU核数),然后把每份指派给一个核去执行,而且多核之间为并行执行。
#pragma omp parallel sections 和 #pragma omp parallel section
并行执行不同代码段,每个section都是一个线程,独立运行。
#pragma omp parallel for reduction(+:sum) 
归约
#pragma omp critical 
线程内互斥的代码段


#pragma omp parallel

自动将下面语句执行N次,(N为电脑CPU核数),然后把每份指派给一个核去执行,而且多核之间为并行执行。

  1. </pre><pre name= "code" class= "cpp"> void parallel_test()
  2. {
  3. #pragma omp parallel
  4. {
  5. printf( "hello from thread %d\n",omp_get_thread_num());
  6. }
  7. }


#pragma omp parallel for

并行执行相同代码段

自动将下面的for循环分成N份,(N为电脑CPU核数),然后把每份指派给一个核去执行,而且多核之间为并行执行。


注意要点

1. for循环中的循环变量必须是有符号整形。例如,for (unsigned int i = 0; i < 10; ++i){}会编译不通过;

2. for循环中比较操作符必须是<, <=, >, >=。例如for (int i = 0; i != 10; ++i){}会编译不通过;

3. for循环中的第三个表达式,必须是整数的加减,并且加减的值必须是一个循环不变量。例如for (int i = 0; i != 10; i = i + 1){}会编译不通过;感觉只能++i; i++; --i; 或i--;

4. 如果for循环中的比较操作为<或<=,那么循环变量只能增加;反之亦然。例如for (int i = 0; i != 10; --i)会编译不通过;

5. 循环必须是单入口、单出口,也就是说循环内部不允许能够达到循环以外的跳转语句,exit除外。异常的处理也必须在循环体内处理。例如:若循环体内的break或goto会跳转到循环体外,那么会编译不通过。


  1. void parallel_for_test()
  2. {
  3. #pragma omp parallel for
  4. for ( int i= 0;i< 10;i++)
  5. {
  6. printf( "Loop: %d , thread NO: %d\n",i, omp_get_thread_num());
  7. }
  8. }



#pragma omp parallel sections 和 #pragma omp parallel section

并行执行不同代码段,每个section都是一个线程,独立运行。

  1. void parallel_sections_test()
  2. {
  3. #pragma omp parallel sections
  4. {
  5. #pragma omp section
  6. {
  7. printf( "section 1 thread NO: %d\n", omp_get_thread_num());
  8. }
  9. #pragma omp section
  10. {
  11. printf( "section 2 thread NO: %d\n", omp_get_thread_num());
  12. }
  13. }
  14. }


竞态条件(race condition):

这是所有多线程编程最棘手的问题。当多个线程并行执行时,有可能多个线程同时对某变量进行了读写操作,从而导致不可预知的结果。

比如,对于包含10个整型元素的数组a,我们用for循环求它各元素之和,并将结果保存在变量sum里。

openMP为我们提供了另一个工具,归约(reduction)

reduction很方便,但它支持一些基本操作,比如+,-,*,&,|,&&,||等。


#pragma omp parallel for reduction(+:sum)

  1. void reduction_test()
  2. {
  3. int sum = 0;
  4. int a[ 10] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10};
  5. #pragma omp parallel for reduction(+:sum)
  6. for ( int i= 0;i< 10;i++)
  7. {
  8. sum = sum + a[i];
  9. }
  10. printf( "Sum: %d\n", sum);
  11. }


有些情况下,我们既要避免race condition,但涉及到的操作又超出了reduction的能力范围。

这就要用到openMP的另一个工具,critical

执行到critical里面时,要注意有没有其他线程正在里面执行,如果有的话,要等其他线程执行完再进去执行。这样就避免了race condition问题,但显而易见,它的执行速度会变低,因为可能存在线程等待的情况。

比如,求数组a的最大值,将结果保存在max里。

#pragma omp critical

  1. void critical_test()
  2. {
  3. int max = 0;
  4. int a[ 10] = { 11, 2, 33, 49, 113, 20, 321, 250, 689, 16};
  5. #pragma omp parallel for
  6. for ( int i= 0;i< 10;i++)
  7. {
  8. int temp = a[i];
  9. #pragma omp critical
  10. {
  11. if (temp > max)
  12. max = temp;
  13. }
  14. }
  15. printf( "Max: %d\n", max);
  16. }

用#pragma omp critical将 if (temp > max) max = temp 括了起来,它的意思是:各个线程还是并行执行for里面的语句,但当你们执行到critical里面时,要注意有没有其他线程正在里面执行,如果有的话,要等其他线程执行完再进去执行。



1. for循环中的循环变量必须是有符号整形。例如,for (unsigned int i = 0; i < 10; ++i){}会编译不通过;

2. for循环中比较操作符必须是<, <=, >, >=。例如for (int i = 0; i != 10; ++i){}会编译不通过;

3. for循环中的第三个表达式,必须是整数的加减,并且加减的值必须是一个循环不变量。例如for (int i = 0; i != 10; i = i + 1){}会编译不通过;感觉只能++i; i++; --i; 或i--;

4. 如果for循环中的比较操作为<或<=,那么循环变量只能增加;反之亦然。例如for (int i = 0; i != 10; --i)会编译不通过;

5. 循环必须是单入口、单出口,也就是说循环内部不允许能够达到循环以外的跳转语句,exit除外。异常的处理也必须在循环体内处理。例如:若循环体内的break或goto会跳转到循环体外,那么会编译不通过。


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