OpenMP编程总结表

本文对OpenMP 2.0的全部语法——Macro（宏定义）、Environment Variables（环境变量）、Data Types（数据类型）、Compiler Directives（编译指导语句）、Run-time Library Functions（库函数）的含义用表格进行总结，以便于快速使用OpenMP。如果想详细了解表格中项的含义，或者想要看一些实例，请参阅我的另一篇博文：OpenMP共享内存并行编程详解。

1. Macro

_OPENMP

2. Environment Variables

Environment Variables	Description
OMP_SCHEDULE	“#pragma omp [parallel] for schedule(runtime)”时 C++ for多次迭代划分到多个线程的方式，取值："static[,chunk_size]", "dynamic [,chunk_size]", "guided[,chunk_size]"
OMP_NUM_THREADS	默认线程数，取值：number
OMP_DYNAMIC	默认是否使能动态调整线程数，取值："TURE", "FALSE"
OMP_NESTED	默认是否使能并行嵌套（使能后需要实现支持），取值："TURE", "FALSE"

3. Data Types

Data Types	Description
omp_lock_t	记录lock的状态
omp_nest_lock_t	记录lock的状态，还有嵌套层数

4. Compiler Directives

Directive/syntax
Description	Clauses(optional)
#pragma omp parallel [clause[ [, ]clause] ...] new-line     structured-block
定义一个parallel region，该parallel region将被多个线程并行执行	if(scalar-expression)：条件并行化 num_threads(integer-expression)：设置线程数 private, firstprivate, shared, default, reduction, copyin见表末
#pragma omp for [clause[[,] clause] ... ] new-line     for-loop
将C++ for循环的多次迭代划分给多个线程（C++ for需符合一定限制），块末尾隐含一个barrier	ordered：配合ordered directive使用 schedule(kind[,chunk_size])：C++ for多次迭代的划分方式，参数：static[,chunk_size], dynamic[,chunk_size], guided[,chunk_size], runtime nowait：禁止隐含的barrier private, firstprivate, lastprivate, reduction见表末
#pragma omp sections [clause[[,] clause] ...] new-line {     [#pragma omp section new-line]         structured-block     [#pragma omp section new-line         structured-block ]     ... }
定义包含多个section块的代码区，这些section块将被多个线程并行执行，section块用section定义，块末尾隐含一个barrier	nowait：禁止隐含的barrier private, firstprivate, lastprivate, reduction见表末
#pragma omp single [clause[[,] clause] ...] new-line     structured-block
代码将仅被一个线程执行，具体是哪个线程不确定，块末尾隐含一个barrier	nowait：禁止隐含的barrier private, firstprivate, copyprivate见表末
#pragma omp parallel for [clause[[,] clause] ...] new-line     for-loop
同只含一个for directive 的parallel region	Parallel和for的clauses，除nowait外
#pragma omp parallel sections [clause[[,] clause] ...] new-line {     [#pragma omp section new-line]         structured-block     [#pragma omp section new-line         structured-block ]     ... }
同只含一个sections directive 的parallel region	Parallel和sections的clauses，除nowait外
#pragma omp master new-line     structured-block
代码将仅被主线程执行，块末尾没有隐含的barrier
#pragma omp critical [(name)] new-line     structured-block
定义一个临界区，保证同一时刻只有一个线程访问临界区
#pragma omp barrier new-line
定义一个同步，所有线程都执行到该行后，所有线程才继续执行后面的代码
#pragma omp atomic new-line     expression-stmt
变量将被原子的更新，expression-stmt需是 a++, a--, ++a, --a, a?=expr 之一，其中 ? 可以为 +, *, -, /, &, ^, |, <<, >>
#pragma omp flush [(variable-list)] new-line
所有线程对所有共享对象具有相同的内存视图（view of memory），例如，确保将变量的新值写回内存或从内存读取，而不是使用以前读到寄存器或缓存中的值
#pragma omp ordered new-line     structured-block
使用在有ordered clause的for directive（或parallel for）中，代码将被按迭代次序执行（像串行程序一样）
#pragma omp threadprivate(variable-list) new-line
将全局或静态变量声明为线程私有的。
Data-Sharing Attribute Clauses
private(variable-list)：每个线程有一个变量的私有副本，调用默认构造函数初始化 可用于的directives：parallel, for, sections, single firstprivate(variable-list)：private基础上，拷贝共享变量值初始化线程私有副本 可用于的directives：parallel, for, sections, single lastprivate(variable-list)：private基础上，将执行最后一次迭代（for）或最后一个section块（sections）的线程的私有副本拷贝到共享变量 可用于的directives：for, sections shared(variable-list)：声明变量为线程间共享，相对于private 可用于的directives：parallel default(shared|none)：参数shared同于将所有变量用share clause定义，参数none指示对没有用private, shared, reduction, firstprivate, lastprivate clause定义的变量报错 可用于的directives：parallel reduction(op:variable-list)：定义对变量进行归约操作 可用于的directives：parallel, for, sections copyin(variable-list)：让threadprivate声明的变量的值和主线程的值相同 可用于的directives：parallel copyprivate(variable-list)：不同线程中的私有变量的值在所有线程中共享 可用于的directives：single

5. Run-time Library Functions

要使用这些函数，需要 #include<omp.h> 。

Function	Description
Execution Environment Functions
void omp_set_num_threads(int);	设置默认parallel region的线程数
int omp_get_num_threads();	返回该函数所在parallel region的线程数
int omp_get_max_threads();	返回值等于或大于该函数所在处的未使用num_threads clause的parallel region的线程数，通常这个最大数量由omp_set_num_threads()或OMP_NUM_THREADS环境变量决定
int omp_get_thread_num();	返回线程编号，主线程编号为0
int omp_get_num_procs();	返回可用处理器数（一般等于CPU物理核心数）
int omp_in_parallel();	如果在parallel region内，则返回非0（一般为1），否则返回0
void omp_set_dynamic(int);	设置是否使能运行时动态调整parallel region的线程数，非0使能，0不使能
int omp_get_dynamic();	当前使能运行时动态调整parallel region的线程数，返回非0（一般为1），否则返回0
void omp_set_nested(int);	设置是否使能并行嵌套，非0使能，0不使能（若使能需要实现支持）
int omp_get_nested();	当前使能并行嵌套，返回非0（一般为1），否则返回0
Lock Functions
void omp_init_lock(omp_lock_t*);		初始化一个简单Lock
void omp_destroy_lock(omp_lock_t*);		删除一个简单Lock
void omp_set_lock(omp_lock_t*);		等待直到Lock可用，然后锁上该Lock
void omp_unset_lock(omp_lock_t*);		释放该Lock使其可用
void omp_test_lock(omp_lock_t*);		测试当前Lock，若可用返回非0，否则返回0
void omp_init_nest_lock(omp_nest_lock_t*);		初始化一个可嵌套Lock
void omp_destroy_nest _lock(omp_nest_lock_t*);		删除一个可嵌套Lock
void omp_set_nest _lock(omp_nest_lock_t*);		等待直到可嵌套Lock可用，然后锁上该可嵌套Lock
void omp_unset_nest _lock(omp_nest_lock_t*);		释放该可嵌套Lock使其可用
void omp_test_nest _lock(omp_nest_lock_t*);		测试当前可嵌套Lock，若可用返回非0，否则返回0
Timing Routines
double omp_get_wtick();	返回CPU时钟周期，以秒为单位
double omp_get_wtime();	返回从起始计时点开始逝去的时间，以秒为单位

6. 参考文献

wikipedia关于OpenMP条目

OpenMP 2.0 Specification

MSDM上关于OpenMP条目

《MPI与OpenMP并行程序设计（C语言版）》第17章，Michael J. Quinn著，陈文光等译，清华大学出版社，2004