使用OpenMP使用全局外部变量的私有版本

Question

我有两个全局外部变量。我希望每个线程都有自己的私有副本，并共享另一个线程的副本。目标是让每个线程在私有版本上工作，然后将信息合并到第二个版本中。

这看起来可能有点过分，但这是我真正在做的事情的MWE：

外部变量在Globals.h文件中定义：

extern vector<int> TestVector;
extern vector<vector<int>> CombinedTestVector;

在Globals.cpp文件中：

vector<int> TestVector;
vector<vector<int>> CombinedTestVector;

已执行的MyFunc.cpp (包括Globals.h)

void MyFunc(int NumberOfIterations)
{
    int iter;
    SetupTestVector();
    cout << "Test vector initially looks like:\n";
    PrintTestVector();
#   pragma omp parallel for default(shared) private(iter) firstprivate(TestVector)
    for (iter = 0; iter < NumberOfIterations; iter++)
    {
        int MyThreadNum = omp_get_thread_num();
        RemoveOneFromYourThreadIndex(MyThreadNum);
#       pragma omp critical 
        {
            cout << "      Thread " << MyThreadNum << ", TestVector now looks like:\n";
            cout << "      ";
            PrintTestVector();
        }
        CombinedTestVector.push_back(TestVector);
    }
#   pragma omp barrier
    cout << "Combined vector looks like:\n";
    PrintCombinedVector();
}

///////////////////////////////////////////////////////////////////////
void SetupTestVector()
{
    TestVector.push_back(10);
    TestVector.push_back(11);
    TestVector.push_back(12);
    TestVector.push_back(13);
    TestVector.push_back(14);
}

///////////////////////////////////////////////////////////////////////
void PrintTestVector()
{
    for (size_t i = 0; i < TestVector.size(); i++)
    {
        cout << TestVector.at(i) << " ";
    }
    cout << "\n";
}

///////////////////////////////////////////////////////////////////////
void RemoveOneFromYourThreadIndex(int ThreadIndex)
{
    TestVector.at(ThreadIndex) -= 1;
    TestVector.push_back(ThreadIndex);
}

///////////////////////////////////////////////////////////////////////
void PrintCombinedVector()
{
    for (size_t i = 0; i < CombinedTestVector.size(); i++)
    {
        for (size_t j = 0; j < CombinedTestVector.at(i).size(); j++)
        {
            cout << CombinedTestVector.at(i).at(j) << " ";
        }
        cout << "\n";
    }
    cout << "\n";
}

如果使用NumberOfIterations = 1执行此操作，则会得到：

测试向量最初看起来如下： 10 11 12 13 14 TestVector现在看起来像： 新界区9 11 12 13 14 0 组合向量看起来如下： 10 11 12 13 14

所以你可以看到组合向量没有得到我想要的.如果使用3个线程执行，则更糟糕的是：

测试向量最初看起来如下： 10 11 12 13 14等高线2，TestVector现在看起来像： 9 10 11 13 14 2 0 1 TestVector现在看起来像： 9 10 11 13 14 2 0 1 TestVector现在看起来像： 9 10 11 13 14 2 0 1 组合向量看起来如下： 10 11 12 13 14 10 10 11 13 14 2 10 11 12 13 14

我如何才能得到预期的行为，也就是：

测试向量最初看起来如下： 10 11 12 13 14等高线0，TestVector现在看起来如下： 新界区9 11 12 13 14 0 TestVector现在看起来像： 10 10 12 13 14 1 TestVector现在看起来像： 10 11 11 13 14 2 组合向量看起来如下： 11 12 13 14 0 10 10 12 13 14 1 10 11 11 13 14 2

Answer 1

这里似乎对firstprivate和相关的实际操作存在误解。他们没有做的是神奇地让全局变量引用每个线程中的不同副本。相反，它们会在本地作用域中给出一个副本(如果使用firstprivate，则从全局作用域中复制)。

把它想成这样：

#   pragma omp parallel for default(shared) private(iter) firstprivate(TestVector)
    for (iter = 0; iter < NumberOfIterations; iter++)
    {
        thread_local vector<int> TestVector = ::TestVector; /* OMP MAGIC */

        int MyThreadNum = omp_get_thread_num();
        // etc. ...lots of stuff that completely ignores your local copy
        // (The function calls still operate on the global TestVector!)

        CombinedTestVector.push_back(TestVector);
    }

那么问题就很明显了:在RemoveOneFromYourThreadIndex中，您引用的是全局TestVector，而不是在您的小节中使用firstprivate的那个。您需要将这个本地实例传递到RemoveOneFromYourThreadIndex (以及应该在TestVector上操作的所有其他函数)。

另外，CombinedTestVector.push_back(TestVector);是不同步的，因此是一个竞争条件，您也应该修复它。

Misc关于代码质量的评论：

• using namespace std;。
• 不要使用全局变量，它们很快就会变得一团糟。事实上，您有一个Globals.h，这是非常令人关注的。
• 我鼓励变量和函数从小写字母开始，而不是大写字母。