c - 需要帮助并行化 ran2 和主程序，导致 openmp 段错误

Question

我尝试并行化循环，但增加线程数让我遇到“段错误(核心转储)”

我已经在 main.c 中并行化了循环，该循环内部引用了 ran2.c 文件函数，这导致我在某个地方出现段错误，我需要并行化程序的帮助。

main.c:

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
int main(int argc, char **argv) {
    int niter, i, j;
    long seed;
    double count;
    double x,y,z,pi;
    extern float ran2();
    niter=10000;
    count=0;

    #pragma omp parallel firstprivate(x, y, z, i) shared(count) num_threads(4)
    for(i=1; i<=niter; i++) {
        seed=i;
        x=ran2(&seed);
        y=ran2(&seed);
        z=x*x+y*y;
        if(z<1) {
            count+=1;
        }
    }
    pi=count*4.0/niter;
    printf("The value of pi is %8.14f\n",pi);
    return 0;
}

ran2.c

#define IM2 2147483399
#define IM1 2147483563
#define AM (1.0/IM1)
#define IMM1 (IM1-1)
#define IA1 40014
#define IA2 40692
#define IQ1 53668
#define IQ2 52774
#define IR1 12211
#define IR2 3791
#define NTAB 32
#define NDIV (1+IMM1/NTAB)
#define EPS 1.2e-7
#define RNMX (1.0-EPS)

float ran2(long *idum) {
    int j;
    long k;
    static long idum2=123456789;
    static long iy=0;
    static long iv[NTAB];
    float temp;
    if (*idum <= 0) {
        if (-(*idum) < 1)
            *idum=1;
        else *idum = -(*idum);
        idum2=(*idum);
        for (j=NTAB+7; j>=0; j--) {
            k=(*idum)/IQ1;
            *idum=IA1*(*idum-k*IQ1)-k*IR1;
            if (*idum < 0)
                *idum += IM1;
            if (j < NTAB)
                iv[j] = *idum;
        }
        iy=iv[0];
    }
    k=(*idum)/IQ1;
    *idum=IA1*(*idum-k*IQ1)-k*IR1;
    if (*idum < 0)
        *idum += IM1;
    k=idum2/IQ2;
    idum2=IA2*(idum2-k*IQ2)-k*IR2;
    if (idum2 < 0)
        idum2 += IM2;
    j=iy/NDIV;
    iy=iv[j]-idum2;
    iv[j] = *idum;
    if (iy < 1)
        iy += IMM1;
    if ((temp=AM*iy) > RNMX)
        return RNMX;
    else
        return temp;
}

我需要并行化程序。

Answer 1

您的代码有几个问题。

首先，您使用 x 将 y 、 z 和 firstprivate 的未初始化值传递给每个 OpenMP 线程，编译器会对此发出警告。通过将声明移动到 for 循环并删除 firstprivate ，可以很容易地解决这个问题。出于同样的原因， i 应该是 private 。

seed 在每次迭代期间应该保持不变，但由于它是一个共享变量，因此线程会竞争将其值写入其中。通过将 seed 的声明移动到循环中也可以解决此问题。

第三个问题是写入 count 时线程也会出现竞争。由于您想要汇总来自不同线程的值，因此您应该使用 reduction(+:count) 指令。

第四，ran2函数不是线程安全的。它具有 idum2 、 iy 和 iv 形式的静态状态，其中线程再次竞争。解决此问题的最佳方法是将全局状态移至作为参数传递的 struct ran_state (见下文)中，从而摆脱全局状态。然后将引用 idum2 的每个地方替换为 state->idum2 ，将 iy 替换为 iy ，将 state->iv 替换为 state->iv 。最后，在 for 循环之前创建并初始化此状态，并将其标记为 firstprivate，以便每个线程获得自己的初始化状态。

如下所示(为了方便起见，在一个文件中):

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>

// Insert the #defines for ran2 here ...

struct ran_state {
    long idum2;
    long iy;
    long iv[NTAB];
};

// Insert ran2 here, replacing iv with state->iv, and so on ...

int main(int argc, char **argv){
    int niter, i;
    double count;
    double pi;
    niter=10000;
    count=0;
    struct ran_state state = { 123456789, 0, {0} };

#pragma omp parallel for reduction(+:count) firstprivate(state) private(i) num_threads(4)
    for(i=1;i<=niter;i++){
        double x, y, z;
        long seed;
        seed=i;
        x=ran2(&seed, &state);
        y=ran2(&seed, &state);
        z=x*x+y*y;
        if(z<1){
            count+=1;
        }
    }
    pi=count*4.0/niter;
    printf("The value of pi is %8.14f\n",pi);
    return 0;
}