极智Coding | OpenMP 多线程使用
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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了极智Coding | OpenMP 多线程使用相关的知识,希望对你有一定的参考价值。
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大家好,我是极智视界,本文讲解一下 OpenMP 多线程使用方法。
OpenMP 是一种用于共享内存并行系统的多线程程序设计方案,其提供了对并行算法的高层抽象描述,特别适合在多核 CPU 机器上的并行程序设计。编译器根据程序中添加的 pragma 指令,自动将程序并行处理,使用 OpenMP 降低了并行编程的难度和复杂度。当编译器不支持 OpenMP 时,程序会退化成普通(串行)程序,程序中已有的 OpenMP 指令不会影响程序的正常编译运行。
文章目录
1 OpenMP 常用指令
使用 OpenMP 时需要引入 omp.h
头文件,然后在编译时添加参数 -fopenmp
即可。在具体需要进行并行运算的部分,使用 #pragma omp
指令[子句] 来告诉编译器如何并行执行对应的语句。
常用的指令如下:
- parallel:即
#pragma omp parallel
后面需要有一个代码片段,使用括起来,表示会被并行执行;
- parallel for:这里后面接
for
语句即可,不需要有额外的代码块; - sections;
- parallel sections;
- single:表示只能单线程执行;
- critical:临界区,表示每次只能有一个 openmp 线程进入;
- barrier:用于并行域内代码的线程同步,线程执行到 barrier 时停下来,直到所有线程都执行到barrier时才继续;
常用的子句如下:
- num_threads:指定并行域内线程的数目;
- shared:指定一个或者多个变量为多个线程的共享变量;
- private:指定一个变量或者多个变量在每个线程中都有它的副本;
另外,openmp 还提供了一些列的 API 函数来获取并行线程的状态或控制并行线程的行为,常用 API 如下:
- omp_in_parallel:判断当前是否在并行域中;
- omp_get_thread_num:获取线程号;
- omp_set_num_threads:设置并行域中线程格式;
- omp_get_num_threads:返回并行域中线程数;
- omp_get_dynamic:判断是否支持动态改变线程数目;
- omp_get_max_threads: 获取并行域中可用的最大的并行线程数目;
- omp_get_num_procs:返回系统中处理器的个数;
2 OpenMP 使用示例
这里介绍一个计算圆周率的示例:
#include <stdio.h>
#include <omp.h>
#define MAX_THREADS 4
static long num_steps = 100000000;
double step;
int spmd()
int i,j;
double pi, full_sum = 0.0;
double start_time, run_time;
double sum[MAX_THREADS];
step = 1.0/(double) num_steps;
for(j=1;j<=MAX_THREADS ;j++)
omp_set_num_threads(j);
full_sum = 0.0;
start_time = omp_get_wtime();
#pragma omp parallel private(i)
int id = omp_get_thread_num();
int numthreads = omp_get_num_threads();
double x;
double partial_sum = 0;
#pragma omp single
printf(" num_threads = %d",numthreads);
for (i=id;i< num_steps; i+=numthreads)
x = (i+0.5)*step;
partial_sum += + 4.0/(1.0+x*x);
#pragma omp critical
full_sum += partial_sum;
pi = step * full_sum;
run_time = omp_get_wtime() - start_time;
printf("\\n pi is %f in %f seconds %d threds \\n ",pi,run_time,j);
int openMP()
int i;
double x, pi, sum = 0.0;
double start_time, run_time;
step = 1.0/(double) num_steps;
for (i=1;i<=4;i++)
sum = 0.0;
omp_set_num_threads(i);
start_time = omp_get_wtime();
#pragma omp parallel
#pragma omp single
printf(" num_threads = %d",omp_get_num_threads());
#pragma omp for reduction(+:sum)
for (i=1;i<= num_steps; i++)
x = (i-0.5)*step;
sum = sum + 4.0/(1.0+x*x);
pi = step * sum;
run_time = omp_get_wtime() - start_time;
printf("\\n pi is %f in %f seconds and %d threads\\n",pi,run_time,i);
int main()
spmd();
printf("openMP Loop Paralelism:\\n");
openMP();
return 0;
运行结果如下:
好了,以上分享了 OpenMP 多线程使用方法。希望我的分享能对你的学习有一点帮助。
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