c - 如何使用不同的线程使用openmp安全地更新C结构

Question

我正在写一个 randomAnimalGenerator。它是一个多线程C程序，使用VS2010，适用于Windows X64，将用于为动物园随机生成动物。

我怎样才能让不同的线程都安全地写入全局结构(“zoo”)的成员，而不用对 zoo 结构实现锁定？这 全局结构的值将始终只会递增 (++)，而不会递减 (--)。在下面的代码中，在不使用 OMP 的情况下，狮子、老虎和熊各自的正确值为 45,000。但是使用并行循环，值不等于 45,000。

有没有办法让 Openmp 将这些写入调度到同一个变量，而不会弄乱制作结构的私有(private)版本？

#define LIONS 1
#define TIGERS 2
#define BEARS 3

// global struct
struct 
{
    int lions;
    int tigers;
    int bears;
} zoo;


void addAnimalsToZoo(void)
{
    int animalType = randomAnimalGenerator();

    if (animalType == LION)
        ++zoo.lions;
    else
    if (animalType == TIGER)
        ++zoo.tigers;
    else
    if (animalType == BEAR)
        ++zoo.bears;
    else
        printf("unknown animal type generated\n");
}


void myZooMaker(void)
{

    #pragma omp parallel for
    for (int i = 0; i < 45000; ++i)
        addAnimalsToZoo();
}

Answer 1

如果不进行重大重构，您的程序将无法正常运行。如前所述，该程序展示了规范的数据竞争，多个线程在没有协调的情况下同时更新共享数据结构。

你可以:

1. 从结构中删除变量 lions、tigers 和 bears(稍后我会解释原因)。
2. 修改 randomAnimalGenerator 以适当的概率返回其中一只动物。

然后，这是近似值，因为我不是 C 程序员，按照这些行重写

int lions;
int tigers;
int bears;

lions = 0;
tigers = 0;
bears = 0;

#pragma omp parallel for default(shared) private(i) reduction(+:lions, +:tigers, +:bears)
for (int i = 0; i < 45000; ++i)
{
    int newAnimal;
    newAnimal = randomAnimalGenerator();
    if (newAnimal==LION) ++lions;
    if (newAnimal==TIGER) ++tigers;
    if (newAnimal==BEAR) ++bears;
}

最后，变量 lions、tigers 和 bears 的总和应为 45000。请注意减少子句的使用和默认可访问性声明为 shared。 OpenMP 缩减不能应用于结构的元素或整个结构，这就是我放弃 zoo 的原因。

我不保证代码是正确的，但你应该明白了。