一起来学OpenMP（5）——有效的数据规约

 一、引言

本节介绍reduction的用法。

 

二、reduction示例

#include <iostream>#include <omp.h> // OpenMP编程需要包含的头文件int main(){ int sum = 0; std::cout << "Before: " << sum << std::endl;#pragma omp parallel for reduction(+: sum) for (int i = 0; i < 10; ++i) { sum = sum + i; std::cout << sum << std::endl; } std::cout << "After: " << sum << std::endl; return 0;}

输出如下：

其中sum是共享的，采用reduction之后，每个线程根据reduction（+: sum）的声明算出自己的sum，然后再将每个线程的sum加起来。

可以看到，第一个线程sum的值依次为0, 1, 3, 6, 10；第二个线程sum的值一次为5, 11, 18, 26, 35；最后10+35=45。

 

如果将其中的reduction声明去掉，则会输出：

 

计算步骤如下：

第一个线程sum=0；第二个线程sum=5

第一个线程sum=1+5=6；    第二个线程sum=6+6=12

第一个线程sum=2+12=14；第二个线程sum=7+14=21

第一个线程sum=3+21=24；第二个线程sum=8+24=32

第一个线程sum=4+32=36；第二个线程sum=9+36=45

尽管结果是对的，但两个线程对共享的sum的操作是不确定的，会引发数据竞争，例如计算步骤可能如下：

第一个线程sum=0；第二个线程sum=5

第一个线程sum=1+5=6；    第二个线程sum=6+6=12

第一个线程sum=2+12=14；第二个线程sum=7+14=21

第一个线程sum=3+21=24；第二个线程sum=8+21=29 //在第一个线程没有将sum更改为24时，第二个线程读取了sum的值

第一个线程sum=4+29=33；第二个线程sum=9+33=42 //导致结果错误。

 

reduction声明可以看作：

1. 保证了对sum的原则操作

2. 多个线程的执行结果通过reduction中声明的操作符进行计算，以加法操作符为例：

假设sum的初始值为10，reduction（+: sum）声明的并行区域中每个线程的sum初始值为0（规定），并行处理结束之后，会将sum的初始化值10以及每个线程所计算的sum值相加。

 

三、reduction的声明形式

我们在上边已经了解了reduction的声明形式，其具体如下：

reduction (operator: var1, val2, ...)

其中operator以及约定变量的初始值如下：

运算符            数据类型                  默认初始值

+                   整数、浮点               0

-                    整数、浮点               0

*                   整数、浮点               1

&                   整数                        所有位均为1

|                    整数                        0
^                   整数                        0

&&                 整数                        1

||                   整数                        0

 

小结

对reduction的用法进行了介绍，下面介绍线程同步。