在不同机器上具有不同输出的并行代码

debugcn 发表于 Dev

奥斯卡·芬特姆（Oska Fentem）

当我在两台不同的机器上运行下面的代码时，我得到不同的输出，在一个输出中，输出是正确的（sum = sum2），在另一个输出中，输出不是正确的。

我不知道为什么

#include <stdio.h>
#include <math.h>
#include <omp.h>

int main(){

    const int NX=1000;    
    const int NY=1000;

    float x[NX+2];          
    float y[NX+2];          
    float u[NX+2][NY+2];    

    float x2;   // 
    float y2;
    float sum;
    float sum2;

    for (int i=0; i<NX+2; i++){
      for (int j=0; j<NY+2; j++){
        x2      = i;
        y2      = j;
        u[i][j] = x2+ y2;
        sum += u[i][j];
      }
    }
    for (int i=0; i<NX+2; i++){
      #pragma omp parallel for
      for (int j=0; j<NY+2; j++){
        x2      = i;
        y2      = j;
        u[i][j] = x2+ y2;
      }
    }

    for (int i=0; i<NX+2;i++){
      for (int j=0; j<NY+2; j++){
        sum2 += u[i][j];
      }
    }

    printf("%f \n", sum);
    printf("%f", sum2);
}

梦境崩溃

您需要初始化的值

float sum;
float sum2;

否则当操作：

sum += u[i][j];

和

sum2 += u[i][j];

导致不确定的行为。这就是为什么您看到两个不同的结果。

将两个变量都设置为零：

float sum = 0;
float sum2 = 0;

使用（至少）标志-Wall编译代码。如果这样做，将会看到以下警告：

main.c:17:7: warning: 'sum2' may be used uninitialized in this function [-Wmaybe-uninitialized]
   17 | float sum2;
      |       ^~~~
main.c:16:7: warning: 'sum' may be used uninitialized in this function [-Wmaybe-uninitialized]
   16 | float sum;
      |       ^~~

性能方面，而不是并行化内部循环：

for (int i=0; i<NX+2; i++){
   #pragma omp parallel for
   for (int j=0; j<NY+2; j++){
      x2      = i;
      y2      = j;
      u[i][j] = x2+ y2;
    }
}

您应该通过使用OpenMP折叠选项来描述当同时使两个循环并行时发生的情况

#pragma omp parallel for collapse(2)
for (int i=0; i<NX+2; i++){       
   for (int j=0; j<NY+2; j++){
      u[i][j] = i + j;
    }
}

即使该collapse子句不是意见（例如，速度较慢），从性能角度来看，最好还是并行化外循环而不是内循环。首先，您避免了创建并行区域NX+2时间的开销。其次，由于外部循环在列上进行迭代，内部循环在行上进行迭代，因此在线程之间划分第一个循环的迭代可减少错误共享的可能性。

此外，您还可以并行化其他两个循环。但是，您将需要使用OpenMP减少子句来避免在sum和sum2变量更新期间出现竞争情况。

最终代码如下所示：

#include <stdio.h>
#include <math.h>
#include <omp.h>

int main(){

   const int NX=1000;    
   const int NY=1000;
   
   float u[NX+2][NY+2];    
   float sum = 0;
   float sum2 = 0;

   #pragma omp parallel for reduction(+:sum)
   for (int i=0; i<NX+2; i++){
     for (int j=0; j<NY+2; j++){
       sum += i+j;
     }
   }
   #pragma omp parallel for
   for (int i=0; i<NX+2; i++){
     for (int j=0; j<NY+2; j++){
        u[i][j] = i+j;
     }
   }

   #pragma omp parallel for reduction(+:sum2)
   for (int i=0; i<NX+2;i++){
     for (int j=0; j<NY+2; j++){
       sum2 += u[i][j];
     }
   }

   printf("%f \n", sum);
   printf("%f", sum2);
}

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