我可以在C++11中安全地使用OpenMP吗？

Question

OpenMP标准只考虑ISO98( C++ 14882:1998)。这意味着在C++03甚至C++11下没有支持OpenMP用法的标准。因此，任何使用C++ >98和OpenMP的程序都在标准之外运行，这意味着即使它在某些条件下工作，它也不太可能是可移植的，但绝对不能保证。

对于具有自己的多线程支持的C++11，情况甚至更糟，这很可能会在某些实现中与OpenMP发生冲突。

那么，在C++03和C++11中使用OpenMP有多安全呢？

可以在同一个程序中安全地使用C++11多线程和OpenMP，但不会交错(即在任何传递给C++11并发特性的代码中没有OpenMP语句，在OpenMP产生的线程中也没有C++11并发)？

我特别感兴趣的情况是，我首先使用OpenMP调用一些代码，然后在相同的数据结构上使用C++11并发调用其他代码。

Answer 1

沃尔特，我相信我不仅告诉了你that other discussion的现状，而且还直接从源代码(也就是我的同事，他是OpenMP语言委员会的成员)为你提供了信息。

OpenMP被设计为FORTRAN语言和C语言的轻量级数据并行添加，后来扩展到C++习惯用法(例如，随机访问迭代器上的并行循环)，并通过引入显式任务来实现任务并行。它的目的是在尽可能多的平台上具有可移植性，并在所有三种语言中提供基本上相同的功能。它的执行模型非常简单-单线程应用程序在并行区域中派生线程团队，在其中运行一些计算任务，然后将团队加入到串行执行中。如果启用了嵌套并行，则并行组中的每个线程稍后都可以派生自己的组。

由于OpenMP的主要用途是在高性能计算中(毕竟，它的指令和执行模型是从High Performance Fortran中借用的)，所以任何OpenMP实现的主要目标都是效率，而不是与其他线程范例的互操作性。在某些平台上，只有当OpenMP运行时是唯一控制进程线程的运行时时，才能实现有效的实现。此外，OpenMP的某些方面可能不能很好地与其他线程构造配合使用，例如，在派生两个或更多并发并行区域时，OMP_THREAD_LIMIT设置的线程数量限制。

由于OpenMP标准本身并不严格禁止使用其他线程范型，但也没有对它们的互操作性进行标准化，因此支持此类功能取决于实现者。这意味着一些实现可能会提供顶级OpenMP区域的安全并发执行，而另一些可能不会。x86实施者承诺支持它，可能是因为他们中的大多数也是其他执行模型的支持者(例如，英特尔与Cilk和TBB，GCC与C++11等)。x86通常被认为是一个“实验”平台(其他供应商通常更为保守)。

ISO4.0在C++特性方面也没有比OpenMP /IEC1998:14882更进一步( SC12草案是here)。该标准现在包括诸如可移植线程亲和性之类的东西-这肯定不能与其他线程范例很好地配合，这些范例可能提供自己的绑定机制，与OpenMP的绑定机制冲突。同样，OpenMP语言的目标是高性能计算(数据和任务并行的科学和工程应用程序)。C++11构造的目标是通用计算应用程序。如果您想要奇特的C++11并发功能，那么只使用C++11，或者如果您真的需要将它与OpenMP混合使用，那么如果您想保持可移植性，那么就坚持使用语言特性的C++98子集。

我特别感兴趣的情况是，我首先使用OpenMP调用一些代码，然后在相同的数据结构上使用C++11并发调用其他代码。

没有什么明显的原因是您不希望实现的，但这取决于您的OpenMP编译器和运行时。有使用OpenMP进行并行执行的免费库和商业库(例如MKL)，但总是有警告(尽管有时隐藏在他们的用户手册中)可能与多线程代码不兼容，这些多线程代码给出了什么是可能的以及何时可能的信息。一如既往，这超出了OpenMP标准的范围，因此超出了YMMV的范围。

Answer 2

我实际上对高性能计算很感兴趣，但是OpenMP (目前)不能很好地满足我的目的:它不够灵活(我的算法不是基于循环的)

也许你真的在找TBB？它在标准C++中提供了对循环和基于任务的并行以及各种并行数据结构的支持，并且是可移植的和开源的。

(完整免责声明:我为英特尔工作，他们与TBB密切相关，尽管我实际上并不是在 TBB上工作，而是在OpenMP上工作:-)；我肯定不是在为英特尔发言！)

Answer 3

像Jim Cownie一样，我也是英特尔的员工。我同意他的观点，英特尔线程构建模块(Intel TBB)可能是一个很好的选择，因为它具有循环级并行(如OpenMP )，但也具有其他并行算法、并发容器和低级功能。而TBB试图跟上当前的C++标准。

为了让沃尔特明白，Intel TBB包括parallel_reduce算法以及对原子和互斥锁的高级支持。

您可以在http://software.intel.com/sites/products/documentation/doclib/tbb_sa/help/tbb_userguide/title.htm上找到英特尔®线程构建模块的用户指南。该用户指南概述了库中的功能。