OpenMP min 减少和 std::min

Question

我正在测试 OpenMP 最小缩减。如果我像下面这样编写代码，它将返回正确的结果：res = 3。

#include <omp.h>
#include <iostream>
#include <algorithm>

int main(){

    omp_set_num_threads(5);

    float res=10;

#pragma omp parallel for default(shared) reduction(min:res)
    for(int i1 = 0; i1 <= 10; i1++)
        for(int i0 = 0; i0 <= 10; i0++)
            if(res > 3.0+i1+20*i0)
                res = 3.0+i1+20*i0;

    std::cout << "res = " << res << std::endl;

    return 0;
}

但是如果我用“std::min”替换“if”语句以另一种方式编写，那么结果是错误的：res = 10。

#include <omp.h>
#include <iostream>
#include <algorithm>

int main(){

    omp_set_num_threads(5);

    float res=10;

#pragma omp parallel for default(shared) reduction(min:res)
    for(int i1 = 0; i1 <= 10; i1++)
        for(int i0 = 0; i0 <= 10; i0++)
            res = std::min(res,static_cast<float>(3.0+i1+20*i0));

    std::cout << "res = " << res << std::endl;

    return 0;
}

OpenMP min 减少是否会干扰 std::min？

Answer 1

首先，您的代码符合要求：您在并行中使用哪种类型的代码并不重要。

reduction 子句的含义是每个线程都有自己的私有副本初始化为min 运算符的中性元素（即缩减项类型中可表示的最大数字），它们将使用它直到构造的结束。此时，这些私有副本将使用缩减标识符（在您的情况下为 min 运算符）缩减为原始列表项。所以这里没有竞争条件。

我使用与您相同的版本执行了您的代码，并且运行良好：icpc (ICC) 16.0.0 和 OpenMP 版本 201307。此问题是否与您使用的 C++ 标准头文件有关？

Answer 2

我会在得出结论之前交换循环。 在类似的情况下，我发现单独的内部和外部循环减少变量是必要的。 -std::min 适用于 icpc 但不适用于 g++ 或 msvc

Answer 3

问题是你有数据竞争。

在您的第一个示例中，所有线程中的最小值由 OpenMP 运行时计算：每个线程都有自己的 res，运行时确定最小值。运行时确保res 被所有线程正确读写。

在您的第二个示例中，每个线程都调用std::min 来确定@​​987654325@ 和另一个值之间的最小值。 res 是 shared 因为你的 default(shared) 子句，所以所有线程都将尝试同时使用和更新 res，这是一个数据竞争。

您应该继续使用第一个示例。如果你想使用std::min，你必须使用锁或类似的东西来防止数据竞争。