我正在尝试使用 OpenMP 将数字添加到数组中。以下是我的代码:
int* input = (int*) malloc (sizeof(int)*snum);
int sum = 0;
int i;
for(i=0;i<snum;i++){
input[i] = i+1;
}
#pragma omp parallel for schedule(static)
for(i=0;i<snum;i++)
{
int* tmpsum = input+i;
sum += *tmpsum;
}
这不会为 sum
产生正确的结果。怎么了?
最佳答案
您的代码当前有一个 race condition ,这就是结果不正确的原因。为了说明这是为什么,让我们用一个简单的例子:
您在 2 个线程上运行,数组是 int input[4] = {1, 2, 3, 4};
。您将 sum
正确初始化为 0
并准备开始循环。在循环的第一次迭代中,线程 0 和线程 1 从内存中读取 sum
作为 0
,然后将它们各自的元素添加到 sum
,并将其写回内存。但是,这意味着线程 0 正在尝试将 sum = 1
写入内存(第一个元素是 1
,并且 sum = 0 + 1 = 1
),而线程 1 正在尝试将 sum = 2
写入内存(第二个元素是 2
,并且 sum = 0 + 2 = 2
)。此代码的最终结果取决于哪个线程最后完成,因此最后写入内存,这是一种竞争条件。不仅如此,在这种特殊情况下,代码可能产生的答案都不正确!有几种方法可以解决这个问题;我将在下面详细介绍三个基本的:
#pragma omp critical
:
在 OpenMP 中,有一个叫做 critical
的指令。这限制了代码,以便一次只有一个线程可以做某事。例如,您的 for
循环可以写成:
#pragma omp parallel for schedule(static)
for(i = 0; i < snum; i++) {
int *tmpsum = input + i;
#pragma omp critical
sum += *tmpsum;
}
这消除了竞争条件,因为一次只有一个线程访问和写入 sum
。但是,critical
指令对性能非常不利,并且可能会扼杀您最初使用 OpenMP 获得的大部分(如果不是全部) yield 。
#pragma omp atomic
:
atomic
指令与critical
指令非常相似。主要区别在于,critical
指令适用于您希望一次一个线程执行的任何操作,而 atomic
指令仅适用于内存读/写操作.由于我们在此代码示例中所做的只是读取和写入 sum,因此该指令将完美运行:
#pragma omp parallel for schedule(static)
for(i = 0; i < snum; i++) {
int *tmpsum = input + i;
#pragma omp atomic
sum += *tmpsum;
}
atomic
的性能通常明显优于 critical
。但是,它仍然不是您特定情况下的最佳选择。
减少
:
您应该使用的方法,以及其他人已经建议的方法,是reduction
。您可以将 for
循环更改为:
#pragma omp parallel for schedule(static) reduction(+:sum)
for(i = 0; i < snum; i++) {
int *tmpsum = input + i;
sum += *tmpsum;
}
reduction
命令告诉 OpenMP,当循环运行时,您希望每个线程跟踪自己的 sum
变量,并将它们全部加起来循环结束。这是最有效的方法,因为您的整个循环现在并行运行,唯一的开销是在循环结束时,此时需要将每个线程的 sum
值相加。
关于c - 如何处理 OpenMP 中的数据争用?,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/46493384/