尝试与OpenMP并行处理链接列表数据

Question

我正在尝试在C ++中与OpenMP并行处理链表数据。 我对OpenMP还是很陌生，对C ++却很生疏。 我想要做的是让几个线程分解链表，并输出其特定范围内的节点数据。 我不在乎输出发生的顺序。 如果可以正常工作，我想用对Node数据的一些实际处理来替换简单的输出。

我在互联网上找到了几样东西（包括本网站上的一些问题），从我发现的内容中，我整理了如下代码：

        #include <iostream>
        #include <omp.h>

        // various and sundry other stuff ...

        struct Node {
                int data;
                Node* next;
        };

        int main() {

            struct Node *newHead;
            struct Node *head = new Node;
            struct Node *currNode;
            int n;
            int tid;

            //create a bunch of Nodes in linked list with "data" ...

            // traverse the linked list:
            // examine data
            #pragma omp parallel private(tid)
            {
            currNode = head;
            tid=omp_get_thread_num();
            #pragma omp single
            {
            while (currNode) {
               #pragma omp task firstprivate(currNode)
               {
               cout << "Node data: " << currNode->data << " " << tid << "\n";
               } // end of pragma omp task
               currNode = currNode->next;
            } // end of while
            } //end of pragma omp single

            }  // end of pragma omp parallel


    // clean up etc. ...

    }  // end of main

所以我跑：

>: export OMP_NUM_THREADS=6
>: g++ -fopenmp ll_code.cpp
>: ./a.out

输出为：

Node data: 5 0
Node data: 10 0
Node data: 20 0
Node data: 30 0
Node data: 35 0
Node data: 40 0
Node data: 45 0
Node data: 50 0
Node data: 55 0
Node data: 60 0
Node data: 65 0
Node data: 70 0
Node data: 75 0

因此，tid始终为0。这意味着，除非我真的误解了什么，否则只有一个线程对链表进行了任何操作，因此链表完全没有并行遍历。

当我摆脱single ，代码会因seg错误而失败。 我尝试将一些变量移入和移出OpenMP指令范围，而没有进行任何更改。 更改线程数无效。 如何使它起作用？

次要问题：有些网站说firstprivate(currNode)是必要的和别人说currNode是firstprivate默认。 谁是对的？

Answer 1

您当然可以使用多个线程来遍历一个链表，但是它实际上比仅使用一个线程要慢。

原因是，要知道节点N != 0的地址，必须知道节点N-1的地址。

现在假设您有N线程，每个线程负责“从i位置开始”。 上面的段落暗示线程i将取决于线程i-1的结果，而线程i-1的结果将取决于线程i-2的结果，依此类推。

无论如何，最终结果是串行遍历。 但现在，而不是只是一个简单for ，你必须得同步线程，使事情本身更慢。

但是，如果您要进行一些繁重的处理以从并行运行中受益，那么可以，您会选择正确的方法。 您可以更改获取线程ID的方式：

#include <iostream>
#include <omp.h>

struct Node {
        int data;
        Node* next;
};

int main() {

    struct Node *head = new Node;
    struct Node *currNode = head;

    head->data = 0;
    for (int i=1;i<10;++i) {
        currNode->next = new Node;
        currNode = currNode->next;
        currNode->data = i;
    }

    // traverse the linked list:
    // examine data
    #pragma omp parallel
    {
        currNode = head;
        #pragma omp single
        {
            while (currNode) {
               #pragma omp task firstprivate(currNode)
               {
                   #pragma omp critical (cout)
                   std::cout << "Node data: " << currNode->data << " " << omp_get_thread_num() << "\n";
               }
               currNode = currNode->next;
            }
        }
    }
}

可能的输出：

Node data: 0 4
Node data: 6 4
Node data: 7 4
Node data: 8 4
Node data: 9 4
Node data: 1 3
Node data: 2 5
Node data: 3 2
Node data: 4 1
Node data: 5 0

现场观看！

最后，对于更惯用的方法，请考虑使用std :: forward_list ：

#include <forward_list>
#include <iostream>
#include <omp.h>

int main() {

    std::forward_list<int> list;
    for (int i=0;i<10;++i) list.push_front(i);

    #pragma omp parallel
    #pragma omp single
    for(auto data : list) {
       #pragma omp task firstprivate(data)
       #pragma omp critical (cout)
       std::cout << "Node data: " << data << " " << omp_get_thread_num() << "\n";
    }
}