Практическое руководство. Преобразование параллельного цикла for OpenMP для использования среды выполнения с параллелизмом

  • Статья

В этом примере показано, как преобразовать базовый цикл, использующий параллель OpenMP и директивы для использования параллелизма среды выполнения параллелизма::p arallel_for algorithm.

Пример — основное число

В этом примере используется OpenMP и среда выполнения параллелизма для вычисления количества простых чисел в массиве случайных значений.

// 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;
}

В этом примере формируются следующие данные:

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

Алгоритм parallel_for и OpenMP 3.0 позволяют типу индекса быть подписанным целочисленным типом или неподписанным целочисленным типом. Алгоритм parallel_for также гарантирует, что указанный диапазон не переполняет подписанный тип. OpenMP версии 2.0 и 2.5 разрешают только типы подписанных целочисленных индексов. OpenMP также не проверяет диапазон индексов.

Версия этого примера, использующая среду выполнения параллелизма, также использует объект параллелизма::комбинируемый объект вместо атомарной директивы для увеличения значения счетчика без необходимости синхронизации.

Дополнительные сведения о parallel_for и других параллельных алгоритмах см. в разделе "Параллельные алгоритмы". Дополнительные сведения о классе см. в разделе "Параллельные combinable контейнеры и объекты".

Пример. Использование std::array

Этот пример изменяет предыдущий , чтобы он действовал на объект std::array вместо собственного массива. Так как openMP версии 2.0 и 2.5 позволяют выполнять подписанные типы целочисленных индексов только в parallel_for конструкции, то нельзя использовать итераторы для доступа к элементам контейнера стандартной библиотеки C++ параллельно. Библиотека параллельных шаблонов (PPL) предоставляет алгоритм параллелизма::p arallel_for_each , который выполняет задачи параллельно на итеративном контейнере, например в стандартной библиотеке C++. Он использует ту же логику секционирования, что parallel_for и алгоритм. Алгоритм parallel_for_each напоминает алгоритм стандартной библиотеки C++ std::for_each , за исключением того, что parallel_for_each алгоритм выполняет задачи одновременно.

// 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(begin(a), end(a), [&counts](int n) 
   {
      if (is_prime(n)) {
         counts.local()++;
      }
   });

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

Компиляция кода

Скопируйте пример кода и вставьте его в проект Visual Studio или вставьте его в файл с именем concrt-omp-count-primes.cpp , а затем выполните следующую команду в окне командной строки Visual Studio.

cl.exe /EHsc /openmp concrt-omp-count-primes.cpp

См. также

Переход от OpenMP к среде выполнения с параллелизмом
Параллельные алгоритмы
Параллельные контейнеры и объекты