方法: OpenMP の parallel for ループを変換し、同時実行ランタイムを使用する

[アーティクル]
08/09/2011

この例では、OpenMP の parallel ディレクティブと for ディレクティブを使用する基本的なループを取り上げ、同時実行ランタイムの Concurrency::parallel_for アルゴリズムを使用するように切り替える方法について説明します。

使用例

この例では、OpenMP と同時実行ランタイムの両方を使用して、ランダム値の配列に含まれる素数の数を計算します。

// concrt-omp-count-primes.cpp
// compile with: /EHsc /openmp
#include <ppl.h>
#include <random>
#include <array>
#include <iostream>

using namespace Concurrency;
using namespace std;

// Determines whether the input value is prime.
bool is_prime(int n)
{
   if (n < 2)
      return false;
   for (int i = 2; i < n; ++i)
   {
      if ((n % i) == 0)
         return false;
   }
   return true;
}

// Uses OpenMP to compute the count of prime numbers in an array.
void omp_count_primes(int* a, size_t size)
{
   if (size == 0)
      return;

   size_t count = 0;
   #pragma omp parallel for
      for (int i = 0; i < static_cast<int>(size); ++i)
      {
         if (is_prime(a[i])) {
            #pragma omp atomic
               ++count;
         }
      }

   wcout << L"found " << count 
         << L" prime numbers." << endl;
}

// Uses the Concurrency Runtime to compute the count of prime numbers in an array.
void concrt_count_primes(int* a, size_t size)
{
   if (size == 0)
      return;

   combinable<size_t> counts;
   parallel_for<size_t>(0, size, [&](size_t i) 
   {
      if (is_prime(a[i])) {
         counts.local()++;
      }
   });

   wcout << L"found " << counts.combine(plus<size_t>()) 
         << L" prime numbers." << endl;
}

int wmain()
{
   // The length of the array.
   const size_t size = 1000000;

   // Create an array and initialize it with random values.
   int* a = new int[size];

   mt19937 gen(42);
   for (size_t i = 0; i < size; ++i) {
      a[i] = gen();
   }

   // Count prime numbers by using OpenMP and the Concurrency Runtime.

   wcout << L"Using OpenMP..." << endl;
   omp_count_primes(a, size);

   wcout << L"Using the Concurrency Runtime..." << endl;
   concrt_count_primes(a, size);

   delete[] a;
}

この例を実行すると、次の出力が生成されます。

Using OpenMP...
found 107254 prime numbers.
Using the Concurrency Runtime...
found 107254 prime numbers.

parallel_for アルゴリズムおよび OpenMP 3.0 では、インデックス型を符号付き整数型として使用することも、符号なし整数型として使用することもできます。また、parallel_for アルゴリズムを使用すると、指定の範囲が符号付きの型をオーバーフローすることがなくなります。 OpenMP Version 2.0 および 2.5 では、符号付き整数のインデックス型しか使用できません。また、OpenMP でインデックス範囲は検証されません。

この例の同時実行ランタイムを使用するバージョンでは、atomic ディレクティブの代わりに Concurrency::combinable オブジェクトを使用して、同期処理なしでカウンター値をインクリメントします。

parallel_for および他の並列アルゴリズムの詳細については、「並列アルゴリズム」を参照してください。 combinable クラスの詳細については、「並列コンテナーと並列オブジェクト」を参照してください。

この例では、前の例を変更して、ネイティブ配列に対してではなく、std::array オブジェクトに対して作用するようにしています。 OpenMP Version 2.0 および 2.5 では、parallel for コンストラクトで符号付き整数のインデックス型しか許容されないため、反復子を使用して標準テンプレートライブラリ (STL) コンテナーの要素に並列にアクセスすることはできません。並列パターンライブラリ (PPL) では、Concurrency::parallel_for_each アルゴリズムを使用して、反復コンテナー (STL によって提供された反復コンテナーなど) に対してタスクを並列に実行できます。このアルゴリズムでは、parallel_for アルゴリズムで使用されるのと同じ分割ロジックが使用されます。 parallel_for_each アルゴリズムは STL std::for_each アルゴリズムと似ていますが、parallel_for_each アルゴリズムではタスクが同時に実行される点が異なります。

// Uses OpenMP to compute the count of prime numbers in an 
// array object.
template<size_t Size>
void omp_count_primes(const array<int, Size>& a)
{
   if (a.size() == 0)
      return;

   size_t count = 0;
   int size = static_cast<int>(a.size());
   #pragma omp parallel for
      for (int i = 0; i < size; ++i)
      {
         if (is_prime(a[i])) {
            #pragma omp atomic
               ++count;
         }
      }

   wcout << L"found " << count 
         << L" prime numbers." << endl;
}

// Uses the Concurrency Runtime to compute the count of prime numbers in an 
// array object.
template<size_t Size>
void concrt_count_primes(const array<int, Size>& a)
{
   if (a.size() == 0)
      return;

   combinable<size_t> counts;
   parallel_for_each(a.begin(), a.end(), [&counts](int n) 
   {
      if (is_prime(n)) {
         counts.local()++;
      }
   });

   wcout << L"found " << counts.combine(plus<size_t>()) 
         << L" prime numbers." << endl;
}