C++ OpenMP简单介绍

一、背景知识

1、program作用

#pragma 是 C 和 C++ 语言中的一个预处理指令。它主要用于向编译器发送特定的信息或者指示，以便控制编译过程。#pragma 通常与编译器特定的选项或功能一起使用，因此它的具体行为和实现可能因不同的编译器而有所不同。

#pragma 的语法如下：

#pragma directive_name optional_arguments

其中，directive_name 是一个编译器识别的指示名称，optional_arguments 是可选的参数。

#pragma 的一些常见用途包括：

• 优化：可以通过向编译器提供优化建议来改善生成的代码性能。例如，#pragma omp parallel for 用于 OpenMP 并行编程，以在循环中实现线程级并行。
• 诊断：可以启用或禁用特定的编译器警告。例如，#pragma warning(disable: 4996) 可以在 Visual Studio 中禁用特定警告。
• 代码段：可以将代码段驻留在特定的内存区域。例如，#pragma code_seg(“MY_SECTION”) 可以将代码段放置在名为 “MY_SECTION” 的内存区域中。
• 初始化和终止函数：可以指定在程序启动和退出时自动执行的函数。例如，#pragma startup func1 和 #pragma exit func2 分别指定 func1 和 func2 在程序启动和退出时执行。
• 数据对齐：可以控制数据结构成员的对齐方式。例如，#pragma pack(push, 1) 和 #pragma pack(pop) 分别设置和恢复数据对齐方式。

由于 #pragma 可能因编译器而异，建议查阅编译器的文档以了解支持的 #pragma 指令和相关功能。对于可移植性考虑，通常应尽量避免使用编译器特定的 #pragma。

2、C++不同版本区别

C++ 有多个版本，其中比较常见的包括：

• C++98/03：这是最初的 C++ 标准，也称为 ISO/IEC 14882:1998（C++98），后来进行了一些小修订，称为 ISO/IEC 14882:2003（C++03）。该标准引入了类、继承、多态、模板等面向对象编程特性。它还支持异常处理、RTTI（运行时类型识别）和 STL（标准模板库）等功能。
• C++11：也称为 ISO/IEC 14882:2011。该标准在 C++98 的基础上增加了大量新功能，如 lambda 表达式、右值引用、智能指针、constexpr 函数、nullptr 关键字、委托构造函数、变长模板等等。同时，它还对语言规范进行了一些修改和增强，以提高效率、可读性和可维护性。
• C++14：也称为 ISO/IEC 14882:2014。该标准在 C++11 的基础上进行了一些小修订和改进。它主要增加了一些新特性，如二进制字面量、泛型 lambda 表达式、返回类型推导等。
• C++17：也称为 ISO/IEC 14882:2017。该标准在 C++14 的基础上增加了许多新功能，如结构化绑定、内联变量、if constexpr、折叠表达式等。它还对语言规范进行了大量修改和增强，以便提高效率、可读性和可维护性。
• C++20：也称为 ISO/IEC 14882:2020。该标准在 C++17 的基础上增加了许多新特性，如 concepts（概念）机制、三路比较运算符、协程、格式化 I/O 库等等。同时，它还增强了现有的功能，并修复了一些缺陷和错误。

查看g++默认使用的C++版本

g++ -dM -E -x c++  /dev/null | grep -F __cplusplus

版本对照表

指定不同版本编译器

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

二、什么是OpenMP

OpenMP 是一套 C++ 并行编程框架, 也支持 Forthan .
它是一个跨平台的多线程实现， 能够使串行代码经过最小的改动自动转化成并行的。具有广泛的适应性。这个最小的改动，有时候只是一行编译原语！(在高阶示例中，我们将演示并评估加速性能)
具体实现是通过分析编译原语#pragma，将用原语定义的代码块，自动转化成并行的线程去执行。每个线程都将分配一个独立的id. 最后再合并线程结果。

OpenMP 共享内存的并行编程框架入门详解

三、关键字

1、reduction 作用

在 OpenMP 中，reduction 用于将一个变量的值从多个线程中合并为单个结果。该指令提供了一个简单的方法来实现并行计算中的归约操作。
下面是 reduction 的语法示例：

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

在这个例子中，我们使用了 + 运算符作为 reduction 操作符，并且要对变量 sum 进行归约。在执行并行循环时，每个线程都会计算一部分的 sum 值，最终将这些值相加得到最终的结果。
其他的 reduction 操作符包括 -、*、&、|、^ 和 &&、||。可以根据具体应用场景选择适当的操作符。
需要注意的是，被归约的变量必须满足以下条件之一：

• 全局变量（全局作用域）
• 静态变量（静态存储期）
• 分配在堆上的变量
• 在 parallel 或 task region 中定义的私有变量

另外，OpenMP 还支持自定义数据类型的归约操作，需要通过 omp declare reduction 指令来声明自定义操作符和数据类型的归约方式。

2、default(shared)作用

default(shared)是OpenMP的一个指令，用于指定在并行计算中所有变量都是共享的。这意味着变量的存储将在所有线程之间共享，并且任何对变量的更改都将影响所有线程。使用此指令可以确保所有线程都使用相同的数据，因为它们都可以读取和修改共享变量。

请注意，使用default(shared)可能会导致数据竞争和不一致的结果。因此，在使用并行计算时，必须小心谨慎地选择变量的共享方式，并采取适当的同步措施来避免数据冲突。

到此这篇关于C++ OpenMP简介的文章就介绍到这了,更多相关c++ OpenMP简介内容请搜索编程网以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持编程网！