OpenMP与C++并行编程指南

"OpenMP+C++应用编程接口指南2.0版" OpenMP是并行编程的一个标准，它为C和C++提供了一组编译器指令、库函数和环境变量，使得开发者能够在共享内存系统中编写并行程序。OpenMP C/C++应用编程接口（API）是这个标准的具体实现，允许程序员利用多核处理器的性能，提高计算密集型任务的执行效率。 1. **介绍** - **范围**：OpenMP API适用于那些希望在C和C++程序中引入共享内存并行性的开发者。 - **术语定义**：文档中会定义一系列与OpenMP相关的专业术语，帮助理解其工作原理。 - **执行模型**：OpenMP基于线程的执行模型，允许多个线程同时执行代码的不同部分。 - **合规性**：编写符合OpenMP规范的代码，确保程序能在支持OpenMP的编译器和环境中正确并行运行。 - **引用**：文档会列出一些规范引用，这些是理解和实现OpenMP功能的基础。 - **组织结构**：文档按照不同的主题和功能进行组织，方便用户查找和学习。 2. **指令** - **指令格式**：OpenMP指令通过特定的预处理宏来表示，它们在源代码中指导编译器如何生成并行代码。 - **条件编译**：开发者可以使用条件编译控制哪些代码块应被编译为并行，哪些则保持为串行。 - **并行构造**：`parallel`指令用于创建线程并分配任务，它可以将一个代码块并行化。 - **工作共享构造**：这些构造（如`for`，`sections`，`single`）定义了并行区域内的任务分配方式。 - `for`循环构造允许并行化迭代循环，通常用于数据并行。 - `sections`构造将任务分成多个段，每个线程执行一个段。 - `single`构造确保某个代码块仅由一个线程执行。 - **组合并行工作共享构造**：`parallel for`和`parallel sections`结合了并行和工作共享，更高效地分配任务。 - **主控和同步指令**： - `master`构造：在并行区域中，`master`构造内的代码仅由主线程执行。 - 同步指令（如`barrier`，`critical`等）用于线程间的通信和同步，保证数据的一致性和避免竞态条件。 3. **库函数** - 除了编译器指令，OpenMP还提供了一系列库函数，如`omp_get_thread_num()`用于获取当前线程ID，`omp_set_num_threads()`设置线程数量等，这些函数扩展了并行编程的功能。 4. **环境变量** - 开发者可以通过环境变量（如`OMP_NUM_THREADS`）调整并行行为，比如设置默认的线程数。 综上，OpenMP提供了一个强大的框架，让程序员能够轻松地将并行性引入到C++程序中，从而利用多核处理器的全部潜力，提升程序性能。通过理解并熟练掌握OpenMP的指令、库函数和环境变量，开发者可以编写出高效、可移植的并行程序。