在OpenMP中对struct（x，y，z）变量使用原子操作 我在C++中开发了一个OpenMP代码（编译器是g++4.82）。在代码的一部分中，我需要对结构数据执行原子添加。strct的定义如下： struct real3 { float x; float y; float z; };

我为它定义了加法运算符，如下所示：

inline real3 operator+(real3 a, real3 b)
{ 
  return make_real3(a.x + b.x, a.y + b.y, a.z + b.z);
}

我在代码的所有部分都使用这个struct。在程序的一部分中，我需要以原子方式执行添加操作：

real3 * m_cforce;
real3 fn, ft;
int i;
/*
 . . . .  some code is here 

*/

#pragma omp atomic
m_cforce[i] = m_cforce[i] + (fn + ft);

编译不接受结构real3作为原子加法的操作数。一种解决方案是使用以下代码：

#pragma omp atomic
m_cforce[i].x = m_cforce[i].x + (fn + ft).x;
#pragma omp atomic
m_cforce[i].y = m_cforce[i].y + (fn + ft).y;
#pragma omp atomic
m_cforce[i].z = m_cforce[i].z + (fn + ft).z;

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这样，我使用原子学的次数增加了3倍，这将花费我更多的时间。有没有什么方法可以节省我的计算开销

OpenMP原子需要在标量值（简单类型）上运行。原子旨在通过运行时映射到内核级甚至指令级原子。如果不了解您的问题，很难给出一个答案，但对于这类问题，通常有一些建议：

• 使用线程局部变量（如果可能）。如果只有一个线程可以对其进行写入，那么可以在大部分计算中避免原子，然后在最后减少原子
• 上面的3原子方法可以工作，但它允许多个线程添加到同一real3中，可能是交错的。由于浮点是非关联的，这可能会导致更不确定的结果。总的来说，这是一个不错的选择
• 每个共享real3使用OpenMP锁。使用critical就像在包含的代码段周围使用单个锁一样。如果您按照real3使用锁，只要它们接触不同的real3，它们就可以并行运行。OpenMPs锁不是最快的，但它们应该比临界值快
@user2548418:
这是一种多实体模拟，其中所有实体（从0到N-1）相互作用。在第一步中，有一个确定成对交互的搜索。然后在所有物体上都有一个循环来计算相互作用（这是一个平行的部分，有一个平行的计数器i）。简单地说，每个物体（i）可以与系统中的0到20个物体（j）相互作用。当我计算相互作用力时，我应该把这些力加到每个物体的总作用力中（I和j） 上面所演示的代码是执行此添加的部分，因此如果您希望这部分完成，请考虑以下内容：

#pragma omp atomic
m_cforce[i].x = m_cforce[i].x + (fn + ft).x;
#pragma omp atomic
m_cforce[i].y = m_cforce[i].y + (fn + ft).y;
#pragma omp atomic
m_cforce[i].z = m_cforce[i].z + (fn + ft).z;

#pragma omp atomic
m_cforce[j].x = m_cforce[j].x - (fn + ft).x;
#pragma omp atomic
m_cforce[j].y = m_cforce[j].y - (fn + ft).y;
#pragma omp atomic
m_cforce[j].z = m_cforce[j].z - (fn + ft).z;

因为每个线程将修改两个不同的内存位置：一个在i位置，对应于迭代计数器，另一个在j位置，是随机的，可以是从0到N-1的任何数字。这种依赖性不允许我考虑每个线程的私有标量Real3。存在一种解决办法。我为每个线程分配一个real3[N]的向量，然后在“parallel for”的末尾使用一个约化和来计算每个物体上的总作用力。这可能具有挑战性，因为它会降低捕获效率（原子也会这样做）。所以，我应该将这个解决方案与使用原子学进行比较
我知道浮点运算不是关联的。但在我的例子中，它不是限制性的，因为力的顺序没有太大的不同，当操作a+（b+c）变成（a+b）+c时，误差会非常小

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我不会在代码中使用锁，否则第一个和第二个解决方案的性能会非常差
首先，将

fn+ft

存储在某处。您可以使用

critical

，但它的开销比atomics大。@MohitJain I将其删除。@dmg I使用critical，它比使用三个原子加法慢5倍。因为它一次只运行一个线程，但是atomic会锁定内存位置，并允许其他线程继续运行，而不是让那些要访问同一内存位置的线程继续运行。谢谢您的快速回复。@dmg-我使用了critical，它比使用三个原子加法慢5倍。因为它一次只运行一个线程，但是atomic会锁定内存位置，并允许其他线程继续运行，而不是让那些要访问同一内存位置的线程继续运行。谢谢您的快速回复。@user3672271

atomic

s依靠硬件提供快速的无锁操作，而

critical

是一种通用的全锁方法。@user2548418:请参见上面的postFrom迭代变量i，它如何确定与哪个j交互？是否可以通过i*j迭代将i中j的嵌套循环变成一个循环？如果线程只添加到主迭代变量中，则可以删除所有原子。这将需要计算两次力（每端一次），但这将消除对所有原子的需要，@user2548418 J是完全随机的。N的大小约为100000到1000000。我真的不能确定j。至少，如果你复制m_c力，你可以使用一半的原子。当为我写作时，不要使用原子学和操作一份m_cforce。当写j时，使用另一个副本，并使用原子。最后，添加不带原子的两个副本。