使用 OpenMP 在嵌套循环内计数器答案

【问题标题】：Counter inside nested loops with OpenMP使用 OpenMP 在嵌套循环内计数器
【发布时间】：2021-10-08 19:31:27
【问题描述】：

我在c program 中使用计数器来制作光栅图像以查看图像统计信息：每个盆地的相对大小（pixel counting）

我的程序很长，所以我做了Minimal, Reproducible Example。

第一个没有 OpenMP 的程序，它显示了我想要达到的目标（所有像素的数量）：

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


int main()
{

    int x;
    int xMax = 100;
    int y;
    int yMax = 100;
    
    
    
    int i= 0; 

    for (x = 0; x < xMax; x++) {

        for (y = 0; y < yMax; y++)
            {i++;}
        }

    printf("i = %d \t xMax*yMax = %d\n", i, xMax*yMax);
    return 0;
}

它正确计算像素（x，y）：

 i = xMax*yMax

当我添加 OpenMP 时，这并不容易，但减少会有帮助

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <omp.h>        // OpenMP


int i= 0; 

int main()
{

    int x;
    int xMax = 1000;
    int y;
    int yMax = 1000;
    int all = xMax*yMax;
    
    
    #pragma omp parallel for collapse(2) schedule(dynamic) reduction(+:i)
    for (x = 0; x < xMax; x++) {
        for (y = 0; y < yMax; y++)
            {i++;}
        }

    printf("i = %d = %f*(xMax*yMax) \t where xMax*yMax = %d\n", i, (double)i/all,  all);
    return 0;
}

当我将计数器隐藏在另一个函数中时，计数器没有正确更新


#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <omp.h>        // OpenMP


int i= 0; 



void P(){

 i++;

}




int main()
{

    int x;
    int xMax = 1000;
    int y;
    int yMax = 1000;
    int all = xMax*yMax;
    
    
    
    

    #pragma omp parallel for collapse(2) schedule(dynamic) reduction(+:i)
    for (x = 0; x < xMax; x++) {

        for (y = 0; y < yMax; y++)
            {P();}
        }

    printf("i = %d = %f*(xMax*yMax) \t where xMax*yMax = %d\n", i, (double)i/all,  all);
    return 0;
}

现在：

gcc p.c -Wall -fopenmp
./a.out
i = 437534 = 0.437534*(xMax*yMax)    where xMax*yMax = 1000000

问题：计数器内部函数没有正确更新

问题：我应该如何更改才能正确更新计数器？

【问题讨论】：

标签： c global-variables openmp nested-loops

【解决方案1】：

问题是reduction(+:i) 子句创建了一个局部变量i，你应该更改这个局部变量。但是，在您的代码中，您通过调用函数P 来增加全局变量，这不是线程安全的（增加它时会出现竞争条件）。所以，你只需要确保在调用函数P时增加本地i：

    void P(int& i){
       i++;
    }

    //in main:
    for (y = 0; y < yMax; y++)
            {P(i);}

另一个（但速度较慢）选项是通过使用原子操作使函数P 线程安全。在这种情况下，您根本不需要减少：

void P(){
#pragma omp atomic
 i++;
}

【讨论】：