c++?openmp簡單介紹

一、背景知識

1、program作用

#pragma 是 c 和 c++ 語言中的一個預處理指令。它主要用于向編譯器發(fā)送特定的信息或者指示，以便控制編譯過程。#pragma 通常與編譯器特定的選項或功能一起使用，因此它的具體行為和實現(xiàn)可能因不同的編譯器而有所不同。

#pragma 的語法如下：

#pragma directive_name optional_arguments

其中，directive_name 是一個編譯器識別的指示名稱，optional_arguments 是可選的參數(shù)。

#pragma 的一些常見用途包括：

• 優(yōu)化：可以通過向編譯器提供優(yōu)化建議來改善生成的代碼性能。例如，#pragma omp parallel for 用于 openmp 并行編程，以在循環(huán)中實現(xiàn)線程級并行。
• 診斷：可以啟用或禁用特定的編譯器警告。例如，#pragma warning(disable: 4996) 可以在 visual studio 中禁用特定警告。
• 代碼段：可以將代碼段駐留在特定的內(nèi)存區(qū)域。例如，#pragma code_seg(“my_section”) 可以將代碼段放置在名為 “my_section” 的內(nèi)存區(qū)域中。
• 初始化和終止函數(shù)：可以指定在程序啟動和退出時自動執(zhí)行的函數(shù)。例如，#pragma startup func1 和 #pragma exit func2 分別指定 func1 和 func2 在程序啟動和退出時執(zhí)行。
• 數(shù)據(jù)對齊：可以控制數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)成員的對齊方式。例如，#pragma pack(push, 1) 和 #pragma pack(pop) 分別設置和恢復數(shù)據(jù)對齊方式。

由于 #pragma 可能因編譯器而異，建議查閱編譯器的文檔以了解支持的 #pragma 指令和相關功能。對于可移植性考慮，通常應盡量避免使用編譯器特定的 #pragma。

2、c++不同版本區(qū)別

c++ 有多個版本，其中比較常見的包括：

• c++98/03：這是最初的 c++ 標準，也稱為 iso/iec 14882:1998（c++98），后來進行了一些小修訂，稱為 iso/iec 14882:2003（c++03）。該標準引入了類、繼承、多態(tài)、模板等面向?qū)ο缶幊烫匦浴Ｋ€支持異常處理、rtti（運行時類型識別）和 stl（標準模板庫）等功能。
• c++11：也稱為 iso/iec 14882:2011。該標準在 c++98 的基礎上增加了大量新功能，如 lambda 表達式、右值引用、智能指針、constexpr 函數(shù)、nullptr 關鍵字、委托構(gòu)造函數(shù)、變長模板等等。同時，它還對語言規(guī)范進行了一些修改和增強，以提高效率、可讀性和可維護性。
• c++14：也稱為 iso/iec 14882:2014。該標準在 c++11 的基礎上進行了一些小修訂和改進。它主要增加了一些新特性，如二進制字面量、泛型 lambda 表達式、返回類型推導等。
• c++17：也稱為 iso/iec 14882:2017。該標準在 c++14 的基礎上增加了許多新功能，如結(jié)構(gòu)化綁定、內(nèi)聯(lián)變量、if constexpr、折疊表達式等。它還對語言規(guī)范進行了大量修改和增強，以便提高效率、可讀性和可維護性。
• c++20：也稱為 iso/iec 14882:2020。該標準在 c++17 的基礎上增加了許多新特性，如 concepts（概念）機制、三路比較運算符、協(xié)程、格式化 i/o 庫等等。同時，它還增強了現(xiàn)有的功能，并修復了一些缺陷和錯誤。

查看g++默認使用的c++版本

g++ -dm -e -x c++  /dev/null | grep -f __cplusplus

版本對照表

指定不同版本編譯器

vim ~/.bashrc
echo alias g17=\'g++ -std=c++17\' >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc

二、什么是openmp

openmp 是一套 c++ 并行編程框架, 也支持 forthan .
它是一個跨平臺的多線程實現(xiàn)， 能夠使串行代碼經(jīng)過最小的改動自動轉(zhuǎn)化成并行的。具有廣泛的適應性。這個最小的改動，有時候只是一行編譯原語！(在高階示例中，我們將演示并評估加速性能)
具體實現(xiàn)是通過分析編譯原語#pragma，將用原語定義的代碼塊，自動轉(zhuǎn)化成并行的線程去執(zhí)行。每個線程都將分配一個獨立的id. 最后再合并線程結(jié)果。

openmp共享內(nèi)存的并行編程框架入門詳解

三、關鍵字

1、reduction 作用

在 openmp 中，reduction 用于將一個變量的值從多個線程中合并為單個結(jié)果。該指令提供了一個簡單的方法來實現(xiàn)并行計算中的歸約操作。
下面是 reduction 的語法示例：

#pragma omp parallel for reduction(+:sum)
for (i = 0; i < n; i++) {
  sum += a[i];
}

在這個例子中，我們使用了 + 運算符作為 reduction 操作符，并且要對變量 sum 進行歸約。在執(zhí)行并行循環(huán)時，每個線程都會計算一部分的 sum 值，最終將這些值相加得到最終的結(jié)果。
其他的 reduction 操作符包括 -、*、&、|、^ 和 &&、||?？梢愿鶕?jù)具體應用場景選擇適當?shù)牟僮鞣?br>需要注意的是，被歸約的變量必須滿足以下條件之一：

• 全局變量（全局作用域）
• 靜態(tài)變量（靜態(tài)存儲期）
• 分配在堆上的變量
• 在 parallel 或 task region 中定義的私有變量

另外，openmp 還支持自定義數(shù)據(jù)類型的歸約操作，需要通過 omp declare reduction 指令來聲明自定義操作符和數(shù)據(jù)類型的歸約方式。

2、default(shared)作用

default(shared)是openmp的一個指令，用于指定在并行計算中所有變量都是共享的。這意味著變量的存儲將在所有線程之間共享，并且任何對變量的更改都將影響所有線程。使用此指令可以確保所有線程都使用相同的數(shù)據(jù)，因為它們都可以讀取和修改共享變量。

請注意，使用default(shared)可能會導致數(shù)據(jù)競爭和不一致的結(jié)果。因此，在使用并行計算時，必須小心謹慎地選擇變量的共享方式，并采取適當?shù)耐酱胧﹣肀苊鈹?shù)據(jù)沖突。

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