OpenMP - 关键部分+减少

Question

我目前正在学习使用C和OpenMP进行并行编程。 我想编写简单的代码，其中两个共享值由多个线程递增。 首先，我使用了还原指令，它的工作原理就是这样。 然后我切换到使用关键指令启动关键部分 - 它也有效。 出于好奇，我试图合并这两个解决方案并检查行为。 我期待两个有效的，相等的值。

码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "omp.h"

#define ITER 50000

int main( void )
{
    int x, y;
    #pragma omp parallel reduction(+:x,y)
    {
       #pragma omp for
       for (int i = 0; i < ITER; i++ )  
       {
            x++;
            #pragma omp critical
            y++;
       }
    }

    printf("non critical = %d\ncritical = %d\n", x, y);
    return 0;
}

输出：

非关键= 50000
critical = 4246432

当然，当涉及到'critical'（变量y）时，输出是随机的，另一个表现为预期的并且总是50000。

x的行为是可以理解的 - 减少使其在单线程范围内是私有的。 在将线程的增量值相加并传递给非局部x之后。

我不明白的是y的行为。 它就像x一样私有，但它也在临界区内，所以它有多个原因让其他线程无法访问。 然而，我认为，恰好是竞争条件。 难道关键不知何故Ÿ公共（共享）？

我知道这段代码没有任何意义，因为它只能使用一个简化 / 关键 。 我想知道这种行为背后的原因。

Answer 1

您的代码的主要问题是x和y未初始化。 第二个问题是应该shared临界区中使用的变量而不是减少变量，尽管这只会影响性能，而不是正确性。

我已经纠正了你的代码并对其进行了修改，以证明reduce ， critical和atomic都能产生相同的结果。

资源

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

int main(int argc, char* argv[])
{
    int iter = (argc>1) ? atoi(argv[1]) : 50000;
    int r=0, c=0, a=0;

    printf("OpenMP threads = %d\n", omp_get_max_threads() );

    #pragma omp parallel reduction(+:r) shared(c,a)
    {
        #pragma omp for
        for (int i = 0; i < iter; i++ ) {
            r++;
            #pragma omp critical
            c++;
            #pragma omp atomic
            a++;
        }
    }
    printf("reduce   = %d\n"
           "critical = %d\n"
           "atomic   = %d\n", r, c, a);
    return 0;
}

编

icc -O3 -Wall -qopenmp -std=c99 redcrit.c

产量

OpenMP threads = 4
reduce   = 50000
critical = 50000
atomic   = 50000

Answer 2

您的代码只显示未定义的行为，并且critical的存在与您获得错误的结果无关。

难道关键不知何故Ÿ公共（共享）？

不，它没有。 它只会通过阻止并发执行线程来减慢循环。

您缺少的是减少操作的结果与减少变量的初始值组合 ，即与变量在并行区域之前具有的值相结合。 在您的情况下， x和y都具有随机初始值，因此您获得随机结果。 在你的情况下，初始值x恰好为0，这就是为什么你得到正确的结果就是UB。 初始化x和y会使代码按预期运行。

OpenMP规范声明：

reduction子句指定reduce-identifier和一个或多个列表项。 对于每个列表项，在每个隐式任务或SIMD通道中创建私有副本，并使用reduction-identifier的初始化值初始化。 在区域结束之后，使用与缩减标识符相关联的组合器使用私有副本的值更新 原始列表项 。

这是使用4个线程执行原始代码：

$ icc -O3 -openmp -std=c99 -o cnc cnc.c
$ OMP_NUM_THREADS=1 ./cnc
non critical = 82765
critical = 50000
$ OMP_NUM_THREADS=4 ./cnc
non critical = 82765
critical = 50000
$ OMP_NUM_THREADS=4 ./cnc
non critical = 50000
critical = 50000
$ OMP_NUM_THREADS=4 ./cnc
non critical = 82765
critical = 50194
$ OMP_NUM_THREADS=4 ./cnc
non critical = 82767
critical = 2112072800

第一次运行一个线程表明它不是由于数据竞争。

int x=0, y=0; ：

$ icc -O3 -openmp -std=c99 -o cnc cnc.c
$ OMP_NUM_THREADS=4 ./cnc
non critical = 50000
critical = 50000
$ OMP_NUM_THREADS=4 ./cnc
non critical = 50000
critical = 50000
$ OMP_NUM_THREADS=4 ./cnc
non critical = 50000
critical = 50000
$ OMP_NUM_THREADS=4 ./cnc
non critical = 50000
critical = 50000