OpenMP 任务的递归阶乘行为？

Question

我想知道以下代码的行为是什么。这是一个使用 OpenMP 任务并行化的简单阶乘程序。 当我运行这个程序时，我得到 0 作为输出。我知道缺少 shared(b) 子句。这是我从主要方面调用事实的方式。

#pragma omp parallel
{
    #pragma omp single nowait
    {
        fact_result = fact(4);
    }
}

这是实际的阶乘函数。

int fact(int n) {

    if(n == 0)
        return 1;

    int b = 0;

    #pragma omp task
    b = fact(n - 1);

    #pragma omp taskwait
    return n * b;

}

我不明白为什么没有 shared(b) 的结果不正确，为什么 shared(b) 的结果正确。我正在寻找这样的运行时图：

我知道一旦第 1 步完成，线程就会开始处理任务，但它们在处理什么？什么变量？他们真的在做什么吗？我们真的可以加快这样的递归计算吗？有时一棵树中有很多叶子，我们可以使用多个线程加快合并操作，但在这种情况下，最终只有 1 个叶子。如果有人能解释这段代码的行为，我真的很感激。 提前致谢。

Answer 1

我不明白为什么结果不正确

根据标准规则 2.15.1.1，任务中 b 的数据共享属性为 firstprivate

在任务生成构造中，如果不存在默认子句，则 数据共享属性不是由 上面的规则是第一私有的。

从逻辑上讲，您的任务如下所示：

#pragma omp task
{
    int n_private = n;
    int b_private = b;
    b_private = fact(n_private - 1);
}

firstprivate b 的结果只是被丢弃了。

我们真的可以加快这样的递归计算吗？

没有*。你没有一棵真正的树——只有一条链子。只有在树中的某些节点有多个子节点时，才能加快递归计算。

*：如果每个节点上都有大量工作，并且该工作的某些部分不依赖于递归调用，则可以进行一些流水线操作。

编辑：

为什么这段代码可以通过添加一个 shared(b) 来工作

因为fact 的结果不会被丢弃并从外部范围写入变量b。

我无法理解 taskwait 的工作方式。这真的要等待队列中的所有任务完成吗？

它等待所有（直接）子任务完成。因为子任务也等待他们的子任务，所以在你的情况下它是传递的，即使是孙子任务。

你可以这样想：

| time
V
fact(4)
*-----> fact(3)
twait   *-----> fact(2)
 |      twait   *-----> fact(1)
 |       |      twait   *-----> fact(0)
 |       |       |      twait   return
 |       |       |      done  
 |       |       |      return
 |       |      done
 |       |      return
 |      done
 |      return
done
return

如果是，那么像 b = fact(3) 这样的中间任务如何在其结果尚未解析的情况下完成（因为它的结果也在等待 taskwait！）。

不是。