10.1.1 private子句

private子句用于將一個或多個變量聲明成線程私有的變量，變量聲明成私有變量后，指定每個線程都有它自己的變量私有副本，其他線程無法訪問私有副本。即使在并行區(qū)域外有同名的共享變量，共享變量在并行區(qū)域內(nèi)不起任何作用，并且并行區(qū)域內(nèi)不會操作到外面的共享變量。

private子句的用法格式如下：

private(list)

下面便是一個使用private子句的代碼例子：

 int k = 100; 
#pragma omp parallel for private(k) 
         for ( k=0; k < 10; k++) 
         { 
                   printf("k=%d/n", k); 
         } 
  
         printf("last k=%d/n", k); 
上面程序執(zhí)行后打印的結(jié)果如下： 
k=6 
k=7 
k=8 
k=9 
k=0 
k=1 
k=2 
k=3 
k=4 
k=5 
last k=100 

從打印結(jié)果可以看出，for循環(huán)前的變量k和循環(huán)區(qū)域內(nèi)的變量k其實是兩個不同的變量。

用private子句聲明的私有變量的初始值在并行區(qū)域的入口處是未定義的，它并不會繼承同名共享變量的值。

出現(xiàn)在reduction子句中的參數(shù)不能出現(xiàn)在private子句中。

10.1.2 firstprivate子句

private聲明的私有變量不能繼承同名變量的值，但實際情況中有時需要繼承原有共享變量的值，OpenMP提供了firstprivate子句來實現(xiàn)這個功能。

先看一下以下的代碼例子

int k = 100; 
#pragma omp parallel for firstprivate(k) 
         for ( i=0; i < 4; i++) 
         { 
                   k+=i; 
                   printf("k=%d/n",k); 
         } 
  
         printf("last k=%d/n", k); 
  

上面代碼執(zhí)行后打印結(jié)果如下：

k=100

k=101

k=103

k=102

從打印結(jié)果可以看出，并行區(qū)域內(nèi)的私有變量k繼承了外面共享變量k的值100作為初始值，并且在退出并行區(qū)域后，共享變量k的值保持為100未變。

10.1.3 lastprivate子句

有時在并行區(qū)域內(nèi)的私有變量的值經(jīng)過計算 后，在退出并行區(qū)域時，需要將它的值賦給同名的共享變量，前面的private和firstprivate子句在退出并行區(qū)域時都沒有將私有變量的最后取 值賦給對應(yīng)的共享變量，lastprivate子句就是用來實現(xiàn)在退出并行區(qū)域時將私有變量的值賦給共享變量。

舉個例子如下：

int k = 100; 
#pragma omp parallel for firstprivate(k),lastprivate(k) 
         for ( i=0; i < 4; i++) 
         { 
                   k+=i; 
                   printf("k=%d/n",k); 
         } 
         printf("last k=%d/n", k); 

 上面代碼執(zhí)行后的打印結(jié)果如下：

k=100 
k=101 
k=103 
k=102 
last k=103 

從打印結(jié)果可以看出，退出for循環(huán)的并行區(qū)域后，共享變量k的值變成了103，而不是保持原來的100不變。

由于在并行區(qū)域內(nèi)是多個線程并行執(zhí)行的， 最后到底是將那個線程的最終計算結(jié)果賦給了對應(yīng)的共享變量呢？OpenMP規(guī)范中指出，如果是循環(huán)迭代，那么是將最后一次循環(huán)迭代中的值賦給對應(yīng)的共享變 量；如果是section構(gòu)造，那么是最后一個section語句中的值賦給對應(yīng)的共享變量。注意這里說的最后一個section是指程序語法上的最后一 個，而不是實際運行時的最后一個運行完的。

如果是類（class）類型的變量使用在 lastprivate參數(shù)中，那么使用時有些限制，需要一個可訪問的，明確的缺省構(gòu)造函數(shù)，除非變量也被使用作為firstprivate子句的參數(shù)； 還需要一個拷貝賦值操作符，并且這個拷貝賦值操作符對于不同對象的操作順序是未指定的，依賴于編譯器的定義。

#p#

10.1.4 threadprivate子句

threadprivate子句用來指定全局的對象被各個線程各自復(fù)制了一個私有的拷貝，即各個線程具有各自私有的全局對象。

用法如下：

#pragma omp threadprivate(list) new-line 

下面用threadprivate命令來實現(xiàn)一個各個線程私有的計數(shù)器，各個線程使用同一個函數(shù)來實現(xiàn)自己的計數(shù)。計數(shù)器代碼如下：

int counter = 0; 
#pragma omp threadprivate(counter) 
int increment_counter() 
{ 
         counter++; 
         return(counter); 
} 

如果對于靜態(tài)變量也同樣可以使用threadprivate聲明成線程私有的，上面的counter變量如改成用static類型來實現(xiàn)時，代碼如下：

int increment_counter2() 
{ 
static int counter = 0; 
#pragma omp threadprivate(counter) 
         counter++; 
         return(counter); 
} 

threadprivate和private的區(qū)別在于threadprivate聲明的變量通常是全局范圍內(nèi)有效的，而private聲明的變量只在它所屬的并行構(gòu)造中有效。

threadprivate的對應(yīng)只能用于copyin，copyprivate，schedule，num_threads和if子句中，不能用于任何其他子句中。

用作threadprivate的變量的地址不能是常數(shù)。

對于C++的類（class）類型變量，用作threadprivate的參數(shù)時有些限制，當(dāng)定義時帶有外部初始化時，必須具有明確的拷貝構(gòu)造函數(shù)。

對于windows系統(tǒng)，threadprivate不能用于動態(tài)裝載（使用LoadLibrary裝載）的DLL中，可以用于靜態(tài)裝載的DLL中，關(guān)于windows系統(tǒng)中的更多限制，請參閱MSDN中有關(guān)threadprivate子句的幫助材料。

有關(guān)threadprivate命令的更多限制方面的信息，詳情請參閱OpenMP2.5規(guī)范。

10.1.5 shared子句

shared子句用來聲明一個或多個變量是共享變量。

用法如下：

shared(list)

需要注意的是，在并行區(qū)域內(nèi)使用共享變量時，如果存在寫操作，必須對共享變量加以保護(hù)，否則不要輕易使用共享變量，盡量將共享變量的訪問轉(zhuǎn)化為私有變量的訪問。

循環(huán)迭代變量在循環(huán)構(gòu)造區(qū)域里是私有的。聲明在循環(huán)構(gòu)造區(qū)域內(nèi)的自動變量都是私有的。

10.1.6 default子句

default子句用來允許用戶控制并行區(qū)域中變量的共享屬性。

用法如下：

default(shared | none)

使用shared時，缺省情況下，傳入并行區(qū)域內(nèi)的同名變量被當(dāng)作共享變量來處理，不會產(chǎn)生線程私有副本，除非使用private等子句來指定某些變量為私有的才會產(chǎn)生副本。 如果使用none作為參數(shù)，那么線程中用到的變量必須顯示指定是共享的還是私有的，除了那些由明確定義的除外。

10.1.7 reduction子句

reduction子句主要用來對一個或多個參數(shù)條目指定一個操作符，每個線程將創(chuàng)建參數(shù)條目的一個私有拷貝，在區(qū)域的結(jié)束處，將用私有拷貝的值通過指定的運行符運算，原始的參數(shù)條目被運算結(jié)果的值更新。

reduction子句用法如下：

reduction(operator:list)

下表列出了可以用于reduction子句的一些操作符以及對應(yīng)私有拷貝變量缺省的初始值，私有拷貝變量的實際初始值依賴于redtucion變量的數(shù)據(jù)類型。

表10-4-1：reduction操作中各種操作符號對應(yīng)拷貝變量的缺省初始值

 例如一個整數(shù)求和的程序如下：

int i, sum = 100; 
  
#pragma omp parallel for reduction(+: sum) 
for ( i = 0; i < 1000; i++ ) 
{ 
 sum += i; 
} 
  
printf( "sum = %ld/n", sum); 

 注意，如果在并行區(qū)域內(nèi)不加鎖保護(hù)就直接對共享變量進(jìn)行寫操作，存在數(shù)據(jù)競爭問題，會導(dǎo)致不可預(yù)測的異常結(jié)果。共享數(shù)據(jù)作為private、firstprivate、lastprivate、threadprivate、reduction子句的參數(shù)進(jìn)入并行區(qū)域后，就變成線程私有了，不需要加鎖保護(hù)了。

#p#

10.1.8copyin子句

copyin子句用來將主線程中threadprivate變量的值拷貝到執(zhí)行并行區(qū)域的各個線程的threadprivate變量中，便于線程可以訪問主線程中的變量值，

用法如下：

copyin(list) 

 copyin中的參數(shù)必須被聲明成threadprivate的，對于類類型的變量，必須帶有明確的拷貝賦值操作符。

對于前面threadprivate中講過的計數(shù)器函數(shù)，如果多個線程使用時，各個線程都需要對全局變量counter的副本進(jìn)行初始化，可以使用copyin子句來實現(xiàn)，示例代碼如下：

int main(int argc, char* argv[]) 
{ 
         int iterator; 
#pragma omp parallel sections copyin(counter) 
         { 
#pragma omp section 
                   { 
                            int count1; 
                            for ( iterator = 0; iterator < 100; iterator++ ) 
                            { 
                                     count1 = increment_counter(); 
                            } 
                            printf("count1 = %ld/n", count1); 
                   } 
#pragma omp section 
                   { 
                            int count2; 
                            for ( iterator = 0; iterator < 200; iterator++ ) 
                            { 
                                     count2 = increment_counter(); 
                            } 
                            printf("count2 = %ld/n", count2); 
                   } 
         } 
         printf("counter = %ld/n", counter); 
} 

打印結(jié)果如下：

count1 = 100

count2 = 200

counter = 0

10.1.9 copyprivate子句

copyprivate子句提供了一種機(jī)制用一個私有變量將一個值從一個線程廣播到執(zhí)行同一并行區(qū)域的其他線程。

用法如下：

copyprivate(list)

copyprivate子句可以關(guān)聯(lián)single構(gòu)造，在single構(gòu)造的barrier到達(dá)之前就完成了廣播工作。copyprivate可以對private和threadprivate子句中的變量進(jìn)行操作，但是當(dāng)使用single構(gòu)造時，copyprivate的變量不能用于private和firstprivate子句中。

下面便是一個使用copyprivate的代碼例子：

int counter = 0; 
#pragma omp threadprivate(counter) 
int increment_counter() 
{ 
         counter++; 
         return(counter); 
} 
#pragma omp parallel 
         { 
                   int    count; 
#pragma omp single copyprivate(counter) 
                   { 
                            counter = 50; 
                   } 
                   count = increment_counter(); 
                   printf("ThreadId: %ld, count = %ld/n", omp_get_thread_num(), count); 
} 

打印結(jié)果為：

ThreadId: 2, count = 51

ThreadId: 0, count = 51

ThreadId: 3, count = 51

ThreadId: 1, count = 51

如果沒有使用copyprivate子句，那么打印結(jié)果為：

ThreadId: 2, count = 1

ThreadId: 1, count = 1

ThreadId: 0, count = 51

ThreadId: 3, count = 1

從打印結(jié)果可以看出，使用copyprivate子句后，single構(gòu)造內(nèi)給counter賦的值被廣播到了其他線程里，但沒有使用copyprivate子句時，只有一個線程獲得了single構(gòu)造內(nèi)的賦值，其他線程沒有獲取single構(gòu)造內(nèi)的賦值。

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