c - OpenMP - 临界区 + 缩减

Question

我目前正在学习使用 C 和 OpenMP 进行并行编程。
我想编写简单的代码，其中两个共享值由多个线程递增。
首先我使用了减少指令，它按预期工作。然后我改用 关键 启动关键部分的指令 - 它也有效。
出于好奇，我尝试合并这两个解决方案并检查行为。我期望有两个有效的、相等的 values.code:

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

#define ITER 50000

int main( void )
{
    int x, y;
    #pragma omp parallel reduction(+:x,y)
    {
       #pragma omp for
       for (int i = 0; i < ITER; i++ )  
       {
            x++;
            #pragma omp critical
            y++;
       }
    }

    printf("non critical = %d\ncritical = %d\n", x, y);
    return 0;
}

输出:

non critical = 50000
critical = 4246432

当然，当涉及到“关键”(变量 y)时，输出是随机的，另一个则按预期运行，并且始终为 50000。

的行为x 可以理解- 减少使其在单线程范围内成为私有(private)。在对来自线程的增量值求和并传递给非本地 x 之后。

我不明白的是 的行为是 .它是私有(private)的，就像 x 但它也在 内关键 部分，因此其他线程无法访问它“有多个原因”。然而，我认为，发生的是比赛条件。 关键 以某种方式制作 是公共(public)(共享)？

我知道这段代码没有意义，因为只使用 之一就足够了减少/ 关键 .我只想知道这种行为背后的原因。

Answer 1

您的代码只是表现出未定义的行为和 critical 的存在。与你得到错误的结果无关。

Did the critical somehow made y public (shared)?

不，它没有。它只会通过阻止线程的并发执行来减慢循环。

您缺少的是归约操作的结果是 结合归约变量的初始值 ，即变量在平行区域之前的值。在您的情况下， x和 y具有随机初始值，因此您得到随机结果。即初始值 x在你的情况下恰好是 0，这就是为什么你得到正确的结果，因为它只是 UB。初始化 x和 y使您的代码按预期运行。

OpenMP 规范指出:

The reduction clause specifies a reduction-identifier and one or more list items. For each list item, a private copy is created in each implicit task or SIMD lane, and is initialized with the initializer value of the reduction-identifier. After the end of the region, the original list item is updated with the values of the private copies using the combiner associated with the reduction-identifier.

这是使用 4 个线程执行原始代码:

$ icc -O3 -openmp -std=c99 -o cnc cnc.c
$ OMP_NUM_THREADS=1 ./cnc
non critical = 82765
critical = 50000
$ OMP_NUM_THREADS=4 ./cnc
non critical = 82765
critical = 50000
$ OMP_NUM_THREADS=4 ./cnc
non critical = 50000
critical = 50000
$ OMP_NUM_THREADS=4 ./cnc
non critical = 82765
critical = 50194
$ OMP_NUM_THREADS=4 ./cnc
non critical = 82767
critical = 2112072800

使用一个线程的第一次运行表明它不是由于数据竞争。

与 int x=0, y=0; :

$ icc -O3 -openmp -std=c99 -o cnc cnc.c
$ OMP_NUM_THREADS=4 ./cnc
non critical = 50000
critical = 50000
$ OMP_NUM_THREADS=4 ./cnc
non critical = 50000
critical = 50000
$ OMP_NUM_THREADS=4 ./cnc
non critical = 50000
critical = 50000
$ OMP_NUM_THREADS=4 ./cnc
non critical = 50000
critical = 50000