c - 如何在 C 中使用预处理器执行/跳过某些代码行？

Question

我有一个用于 N 皇后区计算的简单 C 程序。我使用 OpenMP 将其并行化。现在我想执行串行和并行版本并计算加速。关键是我不想为串行代码创建一个新文件，或者只是将我的解决方案复制到一个没有 OpenMP 指令的新函数。我想要做的是，保留一个功能，并从主函数中告知何时以串行方式执行它，何时以并行方式执行。我虽然想使用预处理器，但我确定这是否可行，如果可行，我该如何实现。

void solve() 
{
    int i;

    #if PARALLEL == 1
      #pragma omp parallel for
    #endif
    for(i = 0; i < size; i++) {
        int *queens = (int*)malloc(sizeof(int)*size);
        setQueen(queens, 0, i);
        free(queens);
    }
}


int main()
{
   ...

    #define PARALLEL 0
    st_start = clock();
    solve();
    st_end = clock();

    #define PARALLEL 1
    pt_start = omp_get_wtime();
    solve();
    pt_end = omp_get_wtime();

    ...
}

Answer 1

编辑:我想到了一种使用预处理器执行此操作的方法。这解决了重复代码的问题，但代价是使编译和链接稍微复杂一些。它使用的功能是，如果未在编译器中启用 OpenMP，则忽略 OpenMP 构造。

#include <stdlib.h>

void setQueen(int* x, int y, int z) {
   /*code*/
}
#if defined _OPENMP
void solve_parallel(const int size)
#else
void solve_serial(const int size)
#endif
{
    int i;
    #pragma omp parallel for      
    for(i = 0; i < size; i++) {
        int *queens = (int*)malloc(sizeof(int)*size);
        setQueen(queens, 0, i);
        free(queens);
    }
}

编译

gcc -O3 -c foo.c -o solve_serial
gcc -O3 -fopenmp -c foo.c solve_parallel

然后您可以在 solve_serial 和 solve_parallel 目标文件中使用类似于下面的带有函数指针和链接的主函数。

另一种选择是像这样传递线程数:

void solve(const int nthreads)
{
    int i;
    const int size = 10;
    #pragma omp parallel for num_threads(nthreads)
    for(i = 0; i < size; i++) {
        int *queens = (int*)malloc(sizeof(int)*size);
        setQueen(queens, 0, i);
        free(queens);
    }
}

但是，即使对于 nthreads=1，编译器也必须插入 OpenMP 结构，与不使用 OpenMP 编译相比，这会降低性能，因此可能会产生有偏差的比较。

一个更公平的解决方案是使用和不使用 OpenMP 定义两个函数，然后使用一个函数指针数组(见下文)。当您有多个要比较优化的函数变体时，这会更有用。

#include <stdlib.h>
#include <omp.h>
void solve_parallel(const int size)
{
    int i;
    #pragma omp parallel for
    for(i = 0; i < size; i++) {
        int *queens = (int*)malloc(sizeof(int)*size);
        setQueen(queens, 0, i);
        free(queens);
    }
}

void solve_serial(const int size)
{
    int i;
    for(i = 0; i < size; i++) {
        int *queens = (int*)malloc(sizeof(int)*size);
        setQueen(queens, 0, i);
        free(queens);
    }
}

int main(void) {
    const int size = 100;
    int i;
    double dtime[2];
    void (*solve[2])(int);

    solve[0] = solve_serial;
    solve[1] = solve_parallel;

    solve[1](size);  /* run OpenMP once to warm it up */

    for(i=0; i<2; i++) {
        dtime[i] = omp_get_wtime();
        solve[i](size);
        dtime[i] = omp_get_wtime() - dtime[i];
    }

    return 0;
}