OpenMp：如何使維度 std::vector 線程私有

Question

我是 OpenMp 世界的新手，遇到了一個我無法修復的錯誤。 原來的代碼有點大，所以我做了一個小代碼來總結問題：

我得到了一個更維的std::vector （2d 和 3d），它不應該在線程之間共享。 如果我將它們標記為私有，它們仍然會導致內存錯誤，因為線程仍然共享它們。

我想出了一個解決這個問題的方法：我為 2d 向量創建了另外 1 個維度，這樣每個線程都可以訪問自己的副本：

myVector[omp_get_thread_num()][1].push_back(i);

我知道這不是解決我的問題的明智之舉，但現在每個線程都有自己的 2d Vector 副本。 現在出現了奇怪的部分：如果我不將#pragma omp critial放在它前面，有時這仍然會導致內存崩潰。 我真的不明白為什么有必要，因為線程不應該訪問相同的內存。

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

//this should represent my problem(without my fix)
int main(){
        std::vector < std::vector < int > > v;
    v.resize(3);

    #pragma omp parallel for num_threads(2) private(v)
    for(int i = 0; i < 10; i++){
            v[1].push_back(i); 
    }
    return 0;
}

我希望有更好的解決方案來使我的 2d 矢量線程私有。

附： 不可能在 omp 部分內分配向量。

Answer 1

您必須了解來自外部作用域的變量被聲明為private工作，就好像它們是在沒有初始化程序的情況下在本地聲明的一樣。 所以每個本地副本都是一個空向量，因此您的代碼無法工作。

通常，OpenMP 最好在本地聲明私有變量 - 這樣可以避免根本沒有連接的“外部值”和“內部私有值”之間的很多混淆。 您可以通過拆分parallel和for指令來做到這一點。

#pragma omp parallel
{
    std::vector<std::vector<int>> v;
    v.resize(3);
    #pragma omp for
    for(int i = 0; i < 10; i++){
        v[1].push_back(i); 
    }
}

請注意，在並行區域之后v不可用 - 這很好！ 在您的原始示例中， v在並行區域之后可用 - 但它的值與內部線程的值無關。

如果您需要保留來自v的信息，您可能需要考慮減少，但這取決於您的特定用例。

您的myVector[omp_get_thread_num()]是一種常見的幼稚方法。 此代碼是正確的，但在任何情況下修改最外層 vector 的值時，都會由於錯誤共享而導致性能不佳。

myVector[omp_get_thread_num()].push_back(); // Bad performance
myVector[omp_get_thread_num()][1].push_back(i); // Ok

所以通常建議不要這樣做，而是使用本地聲明的變量。 然而，如果你的這段代碼崩潰了，那就是還有其他問題。 在這種情況下，您需要准備一個最小的可重現示例，並請提出第二個問題（參考此）。

現在threadprivate與private不同。 private通常是你想要的，指的是特定的任務/范圍。 在大多數情況下，您不需要也不想要threadprivate 。

Answer 2

您可以使用 thread_local 存儲說明符：

int main(){
   thread_local std::vector < std::vector < int > > v;
   // ...
}

Answer 3

您沒有指定有關原始代碼的許多重要細節。 但是，一種方法可能是首先創建一個並行部分並在其中定義私有向量，然后並行化循環。 對於您的示例代碼，它可能如下所示：

int main() {
   #pramga omp parallel
   {
      std::vector<std::vector<int>> v;
      v.resize(3);

      #pragma omp for 
      for (int i = 0; i < 10; i++)
         v[1].push_back(i); 
   }
}