C++ Coder

在上一节中我们讲的是一个常用的并行化编程方法（for的并行化），其实它只是并行化编程的一个特例，只是它的地位较高，或者说它比其它并行化更重要。在本节中我们将讨论一般的并行区域编程。

并行区域的编译指导语句一般格式

    一般格式：#pragma omp parallel [clause[clause]…]{…}

    其中{…}中为每个线程都执行的部分，在parallel后面可以跟随一些指导子句，例如：threadprivate、copyin等，本节中将以一些实例来依次讲解这些语句的作用。

    时刻记住，主线程就是0号线程，这个与for不同，另外private、firstprivate、lastprivate是for并行的东西最好不要拿来比较，尽管我在本文里比较了，但是我还是感觉有些头痛啊。

例子实例

例1 不带指导子句的并行程序

      #pragma omp parallel指示它下面的一对大括号内的程序复制执行threads个数次。默默人情况下，所有并行区域中的变量是共享的，所以一定要谨防数据竞争的发生。

#include 
#include "omp.h" 
int main(int argc, char* argv[]) 
{ 
    #pragma omp parallel 
    for (int i = 0; i < 2; i++) 
    { 
        printf("Hello World! i = %d, Thread Num = %d/n", i, omp_get_thread_num()); 
    } 
    return 0; 
}

图1、例1的执行结果

例1的执行结果可以看出四个线程分别执行了一遍#pragma omp parallel下面的语句，想想一下如果使用#pragma omp parallel for会是什么样的结果。

例2 使用threadprivate子句

     此命令表示所有并行线程使用指定变量为各自私有的，能被定义为各线程私有变量的变量只能是静态变量和全局变量。看下面的程序，希望你能发现，其实#pragma omp threadprivate()是可以单独使用的。

    说明一下：被定义为threadprivate的变量对于每个线程永远是活的，你在任何时候再次重新启动各线程时，前面并行时最后得到的变量值仍然保留他的值，如果你用private代替threadprivate，那么你重新启动各线程时，变量的值仍然为0。如果你不初始化要声明为private的变量，那么在串行程序中，你就不能再没有任何赋值的情况下使用它，否则会引起异常的（VS2010）。而且private不能单独像threadprivate那样定义某个变量。

    如果你使用另外#pragma omp threadprivate(var)，那么var必须是静态变量或者全局变量，如过你在并行开始之前并没有初始化赋值，那么每个线程中默认var的值为0.如果你赋了初值，那么每个线程中var的初值都是你赋的初始值。其中主线程就是0号线程。如果你使用了#pragma omp private(var)，那么var并不会赋初值，即使你在并行之前赋了初值。想想原先#pragma omp parallel for 的firstprivate就知道了，呵呵。在#pragma omp parallel中可以使用lastprivate，但是不能使用lastprivate，使用firstprivate(var)后，串行部分的var并不是并行时0号线程的var值，它仍未你原先赋的初值。是不是很绕啊？呵呵，你可以这样理解，使用firstprivate和private的并行都不是纯真的联合主线程的编号。这样就混不了了。

#include 
#include "omp.h" 
int sum = 0; 
#pragma omp threadprivate(sum) 
int main(int argc, char* argv[]) 
{ 
    #pragma omp parallel 
    { 
        sum += omp_get_thread_num(); 
        printf("parallel sum = %d; thread num = %d/n", sum, omp_get_thread_num()); 
    } 
    printf("/nserial sum = %d; thread num = %d/n/n", sum, omp_get_thread_num()); 
    #pragma omp parallel 
    printf("parallel sum = %d; thread num = %d/n", sum, omp_get_thread_num()); 
    return 0; 
}

图2、例2执行结果

threadprivate指定了sum这个变量属于每个线程，每个线程都有自己的sum变量，各个线程结束后他们的sum变量并没有注销，在此啊执行时，他们各自的sum值还保持原值。

例3 使用copyin

指定主线程的值拷贝到各线程中去，下面的例子中，sum是每个线程独有的，并且初始值都是0，main中第一行代码将0号线程的sum值赋为100，其它线程的sum值并没有变。

#include <stdio.h>
#include "omp.h" 
int sum; 
#pragma omp threadprivate(sum) 
int main(int argc, char* argv[]) 
{ 
    sum = 100; 
    #pragma omp parallel copyin(sum) 
    { 
        sum += omp_get_thread_num(); 
        printf("parallel sum = %d; thread num = %d/n", sum, omp_get_thread_num()); 
    } 
    printf("/nserial sum = %d; thread num = %d/n/n", sum, omp_get_thread_num()); 
    #pragma omp parallel 
    printf("parallel sum = %d; thread num = %d/n", sum, omp_get_thread_num()); 
    return 0; 
}

图3、例3的执行结果

图4、例3中将copyin(sum)删除后的执行结果

通过以上图3、4可以看出copyin的用处是初始化各个线程中自己私有的sum变量。实际上定义sum为全局量时的初始值就是原sum值（如果不使用copyin的话）。

我想了想threadprivate和private以及firstprivate的区别。写出来大家讨论下。

1、threadprivate，限制变量为每个线程私有。被限制的变量必须具有全局特性，他的生命周期是整个程序。

2、private，可以限制变量为每个线程私有，但是他的生命周期是一次启动并行计算。

3、firstprivate，可以将穿行程序中的初值带进每个线程，变量为每个线程私有。生命周期与private相同。

4、还有个lastprivate的问题，他并不能在区域并行中使用。

大家实验把。。。