C++ 使用OpenMP原子操作获取和添加

我正在使用OpenMP，需要使用fetch和add操作。但是，OpenMP没有提供适当的指令/调用。我希望保持最大的可移植性，因此我不想依赖于编译器内部函数

相反，我正在寻找一种方法来利用OpenMP的原子操作来实现这一点，但我遇到了死胡同。这能做到吗？注意，以下代码几乎满足了我的要求：

#pragma omp atomic
x += a

差不多–但不完全一样，因为我确实需要旧值

x

<应定义代码>提取和添加以产生与以下相同的结果（仅非锁定）：

模板
T取_和_加（易失性T&值，T增量）{
T老；
#pragma-omp-critical
{
旧=价值；
值+=增量；
}
返老还童；
}

---

（如果我没有弄错的话，可以问一个等价的问题进行比较和交换，但一个可以用另一个来实现。）

如果您想得到x的旧值，并且a没有改变，请使用（x-a）作为旧值：

fetch_and_add(int *x, int a) {
 #pragma omp atomic
 *x += a;

 return (*x-a);
}

更新：这并不是一个真正的答案，因为x可以在原子后被另一个线程修改。 因此，似乎不可能使用OMP Pragmas实现通用的“获取和添加”。作为通用的，我指的是操作，它可以从OMP代码的任何位置轻松使用

您可以使用

omp\u*\ u lock

函数来模拟原子：

typedef结构{omp_lock_t lock；int value；}原子结构

fetch_and_add(atomic_simulated_t *x, int a)
{
  int ret;
  omp_set_lock(x->lock);
  x->value +=a;
  ret = x->value;
  omp_unset_lock(x->lock);
}

这是丑陋和缓慢的（做2个原子操作而不是1个）。但是，如果您希望您的代码非常可移植，那么它在所有情况下都不是最快的

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您说“如下（仅非锁定）”。但是“非锁定”操作（使用CPU的“锁定”前缀，或LL/SC或等）和锁定操作（使用多个原子指令、短时间等待解锁的忙循环和长时间等待的操作系统睡眠）之间有什么区别呢？

从openmp 3.1开始，支持捕获原子更新，您可以捕获旧值或新值。因为我们必须从内存中引入值来增加它，所以我们应该能够从CPU寄存器访问它并将其放入线程私有变量中才有意义

如果您使用的是gcc（或g++），可以查找原子内置：

它认为英特尔的C/C++编译器也支持这一点，但我还没有尝试过

现在（直到OpenMP 3.1被实现），我在C++中使用了内联包装器函数，在这里你可以选择在编译时使用的版本：

template <class T>
inline T my_fetch_add(T *ptr, T val) {
  #ifdef GCC_EXTENSION
  return __sync_fetch_and_add(ptr, val);
  #endif
  #ifdef OPENMP_3_1
  T t;
  #pragma omp atomic capture
  { t = *ptr; *ptr += val; }
  return t;
  #endif
}

模板
内联T my_fetch_add（T*ptr，T val）{
#ifdef GCC_扩展
返回、同步、获取和添加（ptr、val）；
#恩迪夫
#ifdef OPENMP_3_1
T；
#pragma-omp原子捕获
{t=*ptr；*ptr+=val；}
返回t；
#恩迪夫
}

更新：我刚试用了英特尔的C++编译器，它目前支持OpenMP 3.1（实现原子捕获）。英特尔为非商业目的免费使用其linux编译器：

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GCC 4.7最终发布时将支持openmp 3.1。。。希望很快：）

对于cas，openmp支持条件原子的一种变体，但只支持fortran语言。它是一个最小值和最大值；它们是有条件的。可以用来实现CAS操作的一个子集。@Konrad Rudolph，我也是，因为我需要1周的时间才能得到这个：）。另外，我所需要的步骤是学习不同平台上的LL/SC操作。@osgx：这实际上不是问题，因为您可以事先将类型强制为适当位大小的整数。当然，这取决于UB和平台，但有了适当的防护措施，这是一种非常可靠的技术。该死，这个答案也不正确：在原子更新和最后一行之间，另一个线程当然可能会修改

x

@康拉德·鲁道夫，是的，第一次尝试是错误的。更新了答案。我已经求助于使用GCC内置，但当然这对互操作性来说是可怕的。感谢OpenMP 3.1指针。不幸的是，由于VC++目前甚至不支持OpenMP 3，目前这是一个相当理论性的问题。仅适用于完整版本：它应该是

\ifdef\uu GNUC\uu

<代码>#elif定义（_OPENMP）和_OPENMP>=201107（适用于OPENMP 3.1）

#else#error“需要gcc或OpenMP>=3.1”#endif

。谢谢只是说，

atomic

并不是它的名字所承诺的那样，因为任何线程（在任何其他线程上）的

atomic

修改了内存后，都需要重新缓存。所以频繁和重复<代码>原子< /代码>可能会杀死你的性能（更好地使用锁和缓冲赛跑写）。@沃尔特，这也是我发现的经验：无锁算法执行等同于使用锁的等效算法。而无锁算法使用的同步要复杂得多——不是性能方面，而是逻辑方面（以及引入bug的机会）。

template <class T>
inline T my_fetch_add(T *ptr, T val) {
  #ifdef GCC_EXTENSION
  return __sync_fetch_and_add(ptr, val);
  #endif
  #ifdef OPENMP_3_1
  T t;
  #pragma omp atomic capture
  { t = *ptr; *ptr += val; }
  return t;
  #endif
}