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c - 每次运行时用户定义的减少不返回预期结果

问题描述

我正在尝试使用 OpenMP 并行查找 2d 数组中的最小值和最大值以及最小值和最大值的索引。在我的尝试中，我使用了用户定义的缩减，但是每次运行都会得到意想不到的结果。

我尝试检查 for 循环中的 min 和 max 的值，似乎在并行化的 for 循环中，最小值和最大值符合预期。但是，在运行结束时， min 和 max 包含完全古怪的值。

我的减少定义

typedef struct {
    int value;
    int index_i;
    int index_j;
} Point;

#pragma omp declare reduction(minimum : Point : \
    omp_out = omp_in.value < omp_out.value ? omp_in : omp_out) \
    initializer(omp_priv = {INT_MAX, 0, 0})
#pragma omp declare reduction(maximum : Point : \
    omp_out = omp_in.value > omp_out.value ? omp_in : omp_out) \
    initializer(omp_priv = {0, 0, 0})

size二维数组的初始化10000

for (int i = 0; i < size; i++) {
    for (int j = 0; j < size; j++) {
        matrix[i][j] = rand()%99;
    }
}

并行循环：

int i, j, total=0;
Point min, max;

#pragma omp parallel for reduction (+:total) reduction(minimum : min) reduction(maximum : max) private(j)
    for (i = 0; i < size; i++) {
        for (j = 0; j < size; j++) {
            total += matrix[i][j];

            if (matrix[i][j] < min.value) {
                min.value = matrix[i][j];
                min.index_i = i;
                min.index_j = j;
            }


            if (matrix[i][j] > max.value) {
                max.value = matrix[i][j];
                max.index_i = i;
                max.index_j = j;
            }
        }
    }

预期结果是min = 0at index(0, 70)和max = 98at index (0, 20)。

每次的实际结果都不同，但有一个示例输出：

The min is -290390323 at index (21850, -9176672)
The max is 32595 at index (0, 0)

标签： copenmpreduction

解决方案

OpenMP 的部分想法是它支持现有的正确串行代码的并行化。一般而言，从正确的 OpenMP 代码中删除或忽略所有 omp pragma（使其严格串行运行）不应更改计算结果。您的代码不满足该要求，因为您没有初始化min和max累积变量。

我猜您希望您的归约定义的初始化子句应用于共享变量，但您误解了。初始化子句用于初始化每个线程的本地副本，而不是共享变量。作为缩减的一部分，本地副本在某些时候与共享变量结合，否则代码在串行运行时不会产生相同的结果。

此外，请注意，对于 C 语言，OpenMP 缩减初始化程序子句实际上提供了 C 标准术语意义上的初始化程序。这些与赋值语句不同，在您的情况下差异尤其明显，其中列表项具有结构类型。您的初始化程序可以作为初始化程序，但它们不是有效的赋值表达式。因此，它们不能用于为并行区域内的共享变量分配初始值，因为初始化器仅作为变量声明的一部分出现。

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