c++?openmp簡(jiǎn)單介紹

一、背景知識(shí)

1、program作用

#pragma 是 c 和 c++ 語(yǔ)言中的一個(gè)預(yù)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(guò)程。#pragma 通常與編譯器特定的選項(xiàng)或功能一起使用，因此它的具體行為和實(shí)現(xiàn)可能因不同的編譯器而有所不同。

#pragma 的語(yǔ)法如下：

#pragma directive_name optional_arguments

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

#pragma 的一些常見(jiàn)用途包括：

• 優(yōu)化：可以通過(guò)向編譯器提供優(yōu)化建議來(lái)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(shí)現(xiàn)線程級(jí)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(dòng)和退出時(shí)自動(dòng)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(dòng)和退出時(shí)執(zhí)行。
• 數(shù)據(jù)對(duì)齊：可以控制數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)成員的對(duì)齊方式。例如，#pragma pack(push, 1) 和 #pragma pack(pop) 分別設(shè)置和恢復(fù)數(shù)據(jù)對(duì)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(guān)功能。對(duì)于可移植性考慮，通常應(yīng)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(gè)版本，其中比較常見(jiàn)的包括：

• c++98/03：這是最初的 c++ 標(biāo)準(zhǔn)，也稱為 iso/iec 14882:1998（c++98），后來(lái)進(jìn)行了一些小修訂，稱為 iso/iec 14882:2003（c++03）。該標(biāo)準(zhǔn)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(yùn)行時(shí)類型識(shí)別）和 stl（標(biāo)準(zhǔn)模板庫(kù)）等功能。
• c++11：也稱為 iso/iec 14882:2011。該標(biāo)準(zhǔn)在 c++98 的基礎(chǔ)上增加了大量新功能，如 lambda 表達(dá)式、右值引用、智能指針、constexpr 函數(shù)、nullptr 關(guān)鍵字、委托構(gòu)造函數(shù)、變長(zhǎng)模板等等。同時(shí)，它還對(duì)語(yǔ)言規(guī)范進(jìn)行了一些修改和增強(qiáng)，以提高效率、可讀性和可維護(hù)性。
• c++14：也稱為 iso/iec 14882:2014。該標(biāo)準(zhǔn)在 c++11 的基礎(chǔ)上進(jìn)行了一些小修訂和改進(jìn)。它主要增加了一些新特性，如二進(jìn)制字面量、泛型 lambda 表達(dá)式、返回類型推導(dǎo)等。
• c++17：也稱為 iso/iec 14882:2017。該標(biāo)準(zhǔn)在 c++14 的基礎(chǔ)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(dá)式等。它還對(duì)語(yǔ)言規(guī)范進(jìn)行了大量修改和增強(qiáng)，以便提高效率、可讀性和可維護(hù)性。
• c++20：也稱為 iso/iec 14882:2020。該標(biāo)準(zhǔn)在 c++17 的基礎(chǔ)上增加了許多新特性，如 concepts（概念）機(jī)制、三路比較運(yùn)算符、協(xié)程、格式化 i/o 庫(kù)等等。同時(shí)，它還增強(qiáng)了現(xiàn)有的功能，并修復(fù)了一些缺陷和錯(cuò)誤。

查看g++默認(rèn)使用的c++版本

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

版本對(duì)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(gè)跨平臺(tái)的多線程實(shí)現(xiàn)， 能夠使串行代碼經(jīng)過(guò)最小的改動(dòng)自動(dòng)轉(zhuǎn)化成并行的。具有廣泛的適應(yīng)性。這個(gè)最小的改動(dòng)，有時(shí)候只是一行編譯原語(yǔ)！(在高階示例中，我們將演示并評(píng)估加速性能)
具體實(shí)現(xiàn)是通過(guò)分析編譯原語(yǔ)#pragma，將用原語(yǔ)定義的代碼塊，自動(dòng)轉(zhuǎn)化成并行的線程去執(zhí)行。每個(gè)線程都將分配一個(gè)獨(dú)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(mén)詳解

三、關(guān)鍵字

1、reduction 作用

在 openmp 中，reduction 用于將一個(gè)變量的值從多個(gè)線程中合并為單個(gè)結(jié)果。該指令提供了一個(gè)簡(jiǎn)單的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)并行計(jì)算中的歸約操作。
下面是 reduction 的語(yǔ)法示例：

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

在這個(gè)例子中，我們使用了 + 運(yùn)算符作為 reduction 操作符，并且要對(duì)變量 sum 進(jìn)行歸約。在執(zhí)行并行循環(huán)時(shí)，每個(gè)線程都會(huì)計(jì)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 &&、||。可以根據(jù)具體應(yīng)用場(chǎng)景選擇適當(dāng)?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(chǔ)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(guò) omp declare reduction 指令來(lái)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(gè)指令，用于指定在并行計(jì)算中所有變量都是共享的。這意味著變量的存儲(chǔ)將在所有線程之間共享，并且任何對(duì)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?yàn)樗鼈兌伎梢宰x取和修改共享變量。

請(qǐng)注意，使用default(shared)可能會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)和不一致的結(jié)果。因此，在使用并行計(jì)算時(shí)，必須小心謹(jǐn)慎地選擇變量的共享方式，并采取適當(dāng)?shù)耐酱胧﹣?lái)避免數(shù)據(jù)沖突。

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