OpenMP學習：資料的共用與私人(一)

多線程環境中，資料環境(Data Environment)是個重要的問題，其中共用變數和私人變數是根本。

多線程編程模型中，線程間的全域變數和靜態變數是共用的，而局部變數是私人的。但是對於OpenMP編程而言，預設變數往往是共用變數，而不管它是全域靜態變數還是局部自動變數，也就是說OpenMP各個線程的變數是共用還是私人，是根據OpenMP自身的規則和相關的資料子句而定，而不是依據作業系統線程或者進程上變數的特性而定的。

OpenMP的資料處理子句包括private，firstprivate，lastprivate，shared，default，reduction，copyin和copyprivate。這些資料處理子句與編譯制導指令parallel、for和sections相結合，用來控制變數的作用範圍。下面介紹在並列區域內的資料的私人性。

（1）局部變數是線程私人的嗎？

上文提到OpenMP中線程變數是共用的還是私人的是根據OpenMP自身的規則和相關的資料子句而定，那麼在一個並行域中生命的局部變數是線程私人嗎？是，可以記住這樣一條結論：OpenMP編程中，並行域中聲明的變數是線程私人的。下面是一個證明此條結論的小程式

#pragma omp parallel forfor(i=0; i<20;i++){   int seed;   cout<<dl;seed++<<"TNO:"<<omp_get_thread_num()<<endl;}

這段程式的輸出如下：

0 TNO. 20 TNO. 20 TNO. 100 TNO. 60 TNO. 50 TNO. 10 TNO. 130 TNO. 12...... 

seed值一直都是0。OpenMP並行域中聲明的變數和多線程編程可以認為是相同的。

（2）private、firstprivate、lastprivate、threadprivate、copyprivate系列

還是先說用法：private子句用於講一個或者多個變數聲明成線程的私人變數，每個線程都有該變數副本，線程間的該變數副本相互獨立，private聲明的變數初始值在並行域入口處是未定義的；firstprivate和lastprivate子句的語義和private子句差不多（確切地說，firstprivate子句和lastprivate子句所表達的語義是private表達語義的超集），差別在於，firstprivate聲明的私人變數由主線程中的變數初始化，lastprivate子句用來實現在退出並行域將私人變數的值賦值給共用變數（並行域外和lastprivate聲明的變數同名的變數）。

以下面一段代碼說明：

碼一：

int k = 100；#pragma omp parallel for private(k)for(i=0;i<10;i++){   cout<<k<<" TNO. "<<omp_get_thread_num()<<endl;}cout<<k<<end;

程式輸出為：

3 TNO. 13 TNO. 112 TNO. 814 TNO.10.........100

解釋：k被private子句聲明為線程的私人變數，每個線程都有個副本，這個副本與其他線程的k無關，也與進程的k無關。從結果看，每個線程的k都不同，也沒有規律，因為k沒有被初始化，最後輸出的k和之前聲明的一樣，說明進程的k和線程k也無關，雖然都是k。

碼二：

int k = 100；#pragma omp parallel for firstprivate(k),lastprivate(k)for(k=0;k<20;k++){  k=k+i;  cout<<k<<" TNO. "<<omp_get_thread_num()<<endl;}cout<<k<<endl; 

102 TNO. 1105 TNO. 1119 TNO. 15113 TNO. 9.........119

解釋：firstprivate子句將k初始化為進程的k，於是每個進程的k都被初始化成了100。最後一句cout顯示k是119，歸功於lastprivate語句，進程的k值被賦值成最後一個線程（文法上的最後一個，並不是實際運行時的最後一個）的k值。

 （3）threadprivate和copyprivate