一起来学OpenMP（9）——线程同步之事件同步机制

一、引言

前边已经提到过，线程的同步机制包括互斥锁同步和事件同步。互斥锁同步包括atomic、critical、mutex函数，其机制与普通多线程同步的机制类似。而事件同步则通过nowait、sections、single、master等预处理器指示符声明来完成。

 

二、隐式栅障

 在介绍本节内容之前，先介绍一下并行区域中的隐式栅障。

 

上图中，barrier为隐式栅障，即并行区域中所有线程执行完毕之后，主线程才继续执行。

 

三、nowait、sections、single、master事件同步

1. nowait用来取消栅障，其用法如下：

#pragma omp for nowait //不能用#pragma omp parallel for nowait

或

#pragma omp single nowait

 

例如：

#include <iostream> #include <omp.h> // OpenMP编程需要包含的头文件 int main() { #pragma omp parallel { #pragma omp for nowait for (int i = 0; i < 1000; ++i) { std::cout << i << "+" << std::endl; } #pragma omp for for (int j = 0; j < 10; ++j) { std::cout << j << "-" << std::endl; } } return 0; }

输出：

可以看到，第一个for循环的两个线程中的一个执行完之后，继续往下执行，因此同时打印出了第一个循环的+和第一个循环的-。

如果去掉第一个for循环的nowait声明，则输出如下：

 

可以看到，第一个for循环的两个线程都执行完之后，才开始同时执行第二个for循环。也就是说，通过#pragma omp for声明的for循环结束时有一个默认的栅障。

2. 显式同步栅障#pragma omp barrier

#include <iostream> #include <omp.h> // OpenMP编程需要包含的头文件 int main() { #pragma omp parallel { for (int i = 0; i < 100; ++i) { std::cout << i << "+" << std::endl; } #pragma omp barrier for (int j = 0; j < 10; ++j) { std::cout << j << "-" << std::endl; } } return 0; }

输出如下：

 

可以看出，两个线程执行了第一个for循环，当两个线程同时执行完第一个for循环之后，在barrier处进行了同步，然后执行后边的for循环。

 

3. master通过#pragma omp mater来声明对应的并行程序块只由主线程完成。

例如：

#include <iostream> #include <omp.h> // OpenMP编程需要包含的头文件 int main() { #pragma omp parallel { #pragma omp master { for (int j = 0; j < 10; ++j) { std::cout << j << "-" << std::endl; } } std::cout << "This will printed twice." << std::endl; } return 0; }

执行结果如下：

 

可以看到，进入parallel声明的并行区域之后，创建了两个线程，主线程执行了for循环，而另一个线程没有执行for循环，而直接进入了for循环之后的打印语句，然后执行for循环的线程随后还会再执行一次后边的打印语句。

 

5. section用来指定不同的线程执行不同的部分

通过一个示例说明其使用方法：

#include <iostream> #include <omp.h> // OpenMP编程需要包含的头文件 int main() { #pragma omp parallel sections //声明该并行区域分为若干个section,section之间的运行顺序为并行的关系 { #pragma omp section //第一个section,由某个线程单独完成 for (int i = 0; i < 5; ++i) { std::cout << i << "+" << std::endl; } #pragma omp section //第一个section,由某个线程单独完成 for (int j = 0; j < 5; ++j) { std::cout << j << "-" << std::endl; } } return 0; }

输入结果：

 

可以看到，因为并行区域中有两个线程，所以两个section同时执行。

 

四、小结

介绍了nowait、single、barrier、section的用法。下一节介绍线程的调度优化。