使用线程不安全的静态变量锁定嵌套函数

Question

我有一个函数memoize，它读写一个静态的std::map，例如：

int memoize(int i)
{
static std::map<int,int> map;
const auto iterator = memoizer.find(i);
if (iterator == memoizer.end())
  memoizer[i]=i+1;
else
  return iterator->second;
}

memoize 被其他函数调用，而其他函数又被其他函数调用，而这些函数又被main 中的函数调用。现在如果在main 我有类似的东西

#pragma omp parallel for
for (int i=0; i<1000; i+++)
  f(i); \\function calling memoize

for (int i=0; i<1000; i+++)
  g(i); \\function calling memoize

然后我在第一个循环中遇到问题，因为std::map 不是线程安全的。我试图找出一种仅在使用 openmp 时才锁定静态地图的方法（因此仅适用于第一个循环）。我宁愿避免重写所有函数来获取额外的omp_lock_t 参数。

实现这一目标的最佳方法是什么？希望使用尽可能少的宏。

Answer 1

解决您的问题的一个非常简单的方法是使用critical OpenMP directive 保护代码的读取和更新部分。当然，为了减少与其他critical 发生不必要的交互/冲突的风险，您的代码中可能已经有其他地方，您应该给它一个名称以清楚地识别它。如果您的 OpenMP 实现允许它（即标准的版本足够高），并且如果您有相应的知识，您可以add a hint 了解您期望从线程之间的更新中获得多少争用。

然后，我建议你检查一下这个简单的实现是否给你足够的性能，这意味着critical 指令的影响是否在性能方面不是太多。如果您对性能感到满意，请保持原样。如果没有，那么回来提出一个更准确的问题，我们会看看能做些什么。

对于简单的解决方案，代码可能如下所示（此处提示预计会出现高争用，这只是为您提供的示例，而不是我的真实期望）：

int memoize( int i ) {
    static std::map<int,int> memoizer;
    bool found = false;
    int value;
    #pragma omp critical( memoize ) hint( omp_sync_hint_contended )
    {
        const auto it = memoizer.find( i );
        if ( it != memoizer.end() ) {
           value = it->second;
           found = true;
        }
    }
    if ( !found ) {
        // here, we didn't find i in memoizer, so we compute it
        value = compute_actual_value_for_memoizer( i );
        #pragma omp critical( memoize ) hint( omp_sync_hint_contended )
        memoizer[i] = value;
    }
    return value;
}