OpenMP--private, shared变量

             最近刚学OpenMP， 上来就遇到一个循环嵌套的问题，下面这段代码就是输出2*5个数，但是结果只输出了5+1个数

 

int i=0;int j=6;
#pragma omp parallel for
for (i = 0; i < 2; ++i)  
  {  
   for (j = 0; j < 5; ++j)  
   {  
    printf("i=%d j=%d\n from thread = %d\n", i, j, omp_get_thread_num());
   }  
  } 

 

结果：

以下几种方法都能输出正确结果：

 代码1：

int i=0;int j=6;
#pragma omp parallel for private(j)
for (i = 0; i < 2; ++i)  
  {  
   for (j = 0; j < 5; ++j)  
   {  
    printf("i=%d j=%d\n from thread = %d\n", i, j, omp_get_thread_num());
   }  
  }

 代码2：

int i=0;int j=6;
#pragma omp parallel for private(j)
for (i = 0; i < 2; ++i)    
  {  
   for (int j = 0; j < 5; ++j)  
   {  
    printf("i=%d j=%d\n from thread = %d\n", i, j, omp_get_thread_num());
   }  
  }

结果：

          其实就是OpenMP中变量的类型问题。并行计算时循环变量应该是私有的，这样每个线程会有自己的变量副本，从而不会影响其他线程的运行。而之前出现的错误就是因为变量j默认是shared类型的，多个线程使用同样的j值，这样一来，线程0里j会不断增大至最大值4，而线程1运行时，j已经增大为4，因此线程1中只输出一次。但为什么是1次，现在还没搞清楚，回头可以看看现在是不是真的支持嵌套并行，可能是假的嵌套并行。

         OpenMP中变量默认为shared，因此第一个程序中的j是shared；在并行for循环中紧临parallel for 语句的循环变量是私有的，因此i是私有的；并行区域代码块里的声明的变量是私有的，所有通过private，firstprivate，lastprivate和reduction子句声明的变量为私有变量，因此后两个代码中j是私有的。

一个变量可以有三种类型，即shared、private和reduction，默认为shared，除非如下三种特别情况：

一、在并行for循环中紧临parallel for 语句的循环变量是私有的；

二、并行区域代码块里的声明的变量是私有的；

三、所有通过private，firstprivate，lastprivate和reduction子句声明的变量为私有变量。

        其中shared表示在并行结构中将有一个单独的内存位置来存放这个变量，所有的并行线程都可以使用这个变量，所有的并行线程将共享这块内存地址，因此，线程间的通信通过普通的读写操作方式就可以实现，当然，这个变量也可以随意被任何一个线程修改。相反，private变量将会有多个内存地址，每个线程里面一个。这个变量的所有读写操作都只限于本线程，其他线程是无法访问本线程中该变量的内存地址的。所以，一般都用于定义临时变量。reduction就有点难理解了，它具有shared和private的特征，最常见的例子就是计算并行结构中最后的临时局部变量的总和。

 

================================== 数据环境（Data Environment） ================================== OpenMP属于共享内存的编程模型。在我们的多线程代码中，大部分数据都是可以共享的。共享内存给我们程序中数据的共享带来了极大的便利。因此在默认情况下，OpenMP将全局变量、静态变量设置为共享属性。 但是，还是有些变量需要是每个线程私有的，也就是每个线程有这些变量的独立拷贝，这样每个线程在使用这些变量时不会相互影响。需要私有的变量包括：  我们可以通过如下方法来改变OpenMP的变量默认属性，你可以把它设置为共享（shared）或无。也可以单独改变某几个变量的属性，把他们设置为shared或private。  看看下面这个例子，循环变量i默认为私有，因为x和y是中间变量，应该设置为私有，否则线程之间的x,y会互相影响。  再看看这个例子。变量sum定义在并行区之外，所以默认为共享，这个例子里又写了shared(sum)，没错，但是实际上是罗嗦了。那么这个例子里有什么错误呢？  如果以前做过多线程开发的话应该能看出来，sum不应该是共享的，但是设置为私有的也不对。我们的做法应该是将sum保护起来，防止多个线程同时对sum进行写操作。我们可以使用OpenMP的临界区来对sum进行保护。  我们可以给临界区命名，在下面例子中，如果我们不给临界区命名，在任一时刻，只能有一个线程调用consum函数。而我们给临界区命名后，任一时刻可以有 最多2个线程在调用consum函数（1个调用 consum(B, &R1)，另一个调用 consum(A, &R2)。这在这2句语句可以同时执行的情况下，我们通过临界区命名来尽可能减少线程等待时间。  归约（Redunction）是个很有用的功能，可以简化我们的编程，op代表一个操作，list是执行这个操作的一个或多个变量。  我们再看刚才上面的例子就清楚了。我们对sum这个变量使用归约操作，操作符是+。这样的话，每个线程就会有一个私有的sum变量，当所有线程的计算完成 后，每个线程的私有的sum的值将被用“+”归约成一个总的sum，即 线程1的sum + 线程2的sum + ... + 线程n的sum -> 总的sum，这个总的sum值将被带出并行区并赋给全局的那个sum变量，因此，当这个并行区的代码执行完以后，我们的sum变量的值就是我们期望得到的 值了。 是不是比前面用临界区的方法要好得多、代码也会快得多呢？  下图是归约支持的操作符：  好了，来给大家做个小作业。下面代码是一个串行的求Pi的代码，使用的是积分的办法。请大家把这个代码用OpenMP来做并行化。