c - 在不同机器上具有不同输出的并行代码

Question

当我在两台不同的机器上运行下面的代码时，我得到了不同的输出，在一个输出中，输出是正确的(sum = sum2)，在另一个输出中，输出不是正确的。
我也不知道为什么

#include <stdio.h>
#include <math.h>
#include <omp.h>

int main(){

    const int NX=1000;    
    const int NY=1000;

    float x[NX+2];          
    float y[NX+2];          
    float u[NX+2][NY+2];    

    float x2;   // 
    float y2;
    float sum;
    float sum2;

    for (int i=0; i<NX+2; i++){
      for (int j=0; j<NY+2; j++){
        x2      = i;
        y2      = j;
        u[i][j] = x2+ y2;
        sum += u[i][j];
      }
    }
    for (int i=0; i<NX+2; i++){
      #pragma omp parallel for
      for (int j=0; j<NY+2; j++){
        x2      = i;
        y2      = j;
        u[i][j] = x2+ y2;
      }
    }

    for (int i=0; i<NX+2;i++){
      for (int j=0; j<NY+2; j++){
        sum2 += u[i][j];
      }
    }

    printf("%f \n", sum);
    printf("%f", sum2);
}

Answer 1

您需要初始化的值

float sum;
float sum2;

否则当操作:

sum += u[i][j];

和

sum2 += u[i][j];

导致 undefined behaviour。这就是为什么您看到两个不同的结果。
将两个变量都设置为零:

float sum = 0;
float sum2 = 0;

使用(至少)标志-Wall编译您的代码。如果这样做，您将看到以下警告:

main.c:17:7: warning: 'sum2' may be used uninitialized in this function [-Wmaybe-uninitialized]
   17 | float sum2;
      |       ^~~~
main.c:16:7: warning: 'sum' may be used uninitialized in this function [-Wmaybe-uninitialized]
   16 | float sum;
      |       ^~~

从性能角度考虑，而不是并行化内部循环:

for (int i=0; i<NX+2; i++){
   #pragma omp parallel for
   for (int j=0; j<NY+2; j++){
      x2      = i;
      y2      = j;
      u[i][j] = x2+ y2;
    }
}

您应该使用OpenMP collapse选项分析两个循环并行化时发生的情况

#pragma omp parallel for collapse(2)
for (int i=0; i<NX+2; i++){       
   for (int j=0; j<NY+2; j++){
      u[i][j] = i + j;
    }
}

即使 collapse子句不是意见(例如，它较慢)，从性能角度来看，最好还是并行化外循环而不是内循环。首先，避免了创建并行区域 NX+2时间的开销。其次，由于外部循环遍历列，内部循环遍历行，因此在线程之间划分第一个循环的迭代可降低 false-sharing的可能性。
此外，您还可以并行化其他两个循环。但是，您将需要使用 OpenMP reduction clause来避免在sum和sum2变量更新期间出现竞争情况。
最终代码如下所示:

#include <stdio.h>
#include <math.h>
#include <omp.h>

int main(){

   const int NX=1000;    
   const int NY=1000;
   
   float u[NX+2][NY+2];    
   float sum = 0;
   float sum2 = 0;

   #pragma omp parallel for reduction(+:sum)
   for (int i=0; i<NX+2; i++){
     for (int j=0; j<NY+2; j++){
       sum += i+j;
     }
   }
   #pragma omp parallel for
   for (int i=0; i<NX+2; i++){
     for (int j=0; j<NY+2; j++){
        u[i][j] = i+j;
     }
   }

   #pragma omp parallel for reduction(+:sum2)
   for (int i=0; i<NX+2;i++){
     for (int j=0; j<NY+2; j++){
       sum2 += u[i][j];
     }
   }

   printf("%f \n", sum);
   printf("%f", sum2);
}