OpenMP task 原理与实例

个人理解

Openmp自从3.0以后全面走向任务驱动。task机制非常重要，可以显式定义任务，而其余parallel代码块中不用task定义的实际上是隐式任务。
抽象来说就是有两个池子：线程池与任务池。闲置的线程会在线程池等待任务。显式任务与隐式任务会放在任务池中等待线程取走。

task子句相当于显式定义一个任务。常用在不规则循环（不适用parallel for的循环）与递归函数中。默认任务只能由一个线程执行。当线程遇到task子句时，既可能自己立即执行，也可能将其放入任务池等待别的线程取走。
taskwait显式等待之前定义的任务执行结束。用于同步。
final：当final条件为真时，该任务与子任务不再作为任务，与if本质应该是一致的。
if：当if条件为假时，该任务将不再放入任务池中，而是由碰到它的线程立即执行。

final与if子句用来防止过于细粒度的任务放在任务池中，造成资源浪费。因为我们更希望粗粒度的任务，从而分摊线程创建，启动，同步等带来的开销。

官方示例

#include <stdio.h>
#include <omp.h>
int fib(int n)
{
    
  int i, j;
  if (n<2)
    return n;
  else
    {
    
       #pragma omp task shared(i) firstprivate(n)
       i=fib(n-1);

       #pragma omp task shared(j) firstprivate(n)
       j=fib(n-2);

       #pragma omp taskwait
       return i+j;
    }
}

int main()
{
    
  int n = 10;

  omp_set_dynamic(0);
  omp_set_num_threads(4);

  #pragma omp parallel shared(n)
  {
    
    #pragma omp single
    printf ("fib(%d) = %d\n", n, fib(n));
  }
}

用于双调归并排序

双调归并排序本质其实不难，但理解还是有一定难度，有两部分递归。
第一步将一个序列，分成两部分，第一部分是升序的，第二部分是降序的。第二部分是利用双调队列的性质，将其变为有序，CSDN与知乎均有介绍。

#include <stdio.h>
#include <algorithm>
#include <omp.h>
#include <functional>
#include <math.h>

typedef std::function<bool(int, int)> Func;
Func op[2];
void to_one_sequence(int* a, int n, int selector);

void bitonicSort(int* a, int n, int selector)
{
    
    if (n <= 1)
        return;
    else
    {
    
        #pragma omp task if(n > 1024)
        bitonicSort(a, n / 2, selector);
        #pragma omp task if(n > 1024)
        bitonicSort(a + n / 2, n / 2, selector ^ 1);
        #pragma omp taskwait

        to_one_sequence(a, n, selector);
    }
    
}

void to_one_sequence(int* a, int n, int selector)
{
    
    if (n <= 1)
        return;
    else
    {
    
        //#pragma omp task if(n > 1024)
        {
    
            auto judge = op[selector];
            for (int i = 0; i < n / 2; i++) {
    
                if (judge(a[i], a[i + n / 2]))
                    std::swap(a[i], a[i + n / 2]);
            }
        }
        //#pragma omp taskwait
        #pragma omp task if(n > 1024)
        to_one_sequence(a, n / 2, selector);
        #pragma omp task if(n > 1024)
        to_one_sequence(a + n / 2, n / 2, selector);
        #pragma omp taskwait
    }
    
}

int main()
{
    
    Func big   = [](int a, int b)->bool {
    return a <= b;};
    Func small = [](int a, int b)->bool {
    return a >= b;};
    op[0] = small;
    op[1] = big;

    const int maxn = pow(2, 22);
    int* a = new int[maxn];
    
    #pragma omp parallel for
        for (int i = 0; i < maxn; i++)
            a[i] = rand() % 10000;

    double begin = omp_get_wtime();

    omp_set_dynamic(1);
    //omp_set_num_threads(4);
    #pragma omp parallel
    {
    
        
        #pragma omp single
        {
    
            printf("%d\n", omp_get_num_threads());
            bitonicSort(a, maxn, 0);
        }
        
    }
    
    printf("%lf\n", omp_get_wtime() - begin);

    bool ok = 1;
    for (int i = 0; i < maxn; i++)
    {
    
        if (i != 0)
        {
    
            if (a[i] < a[i - 1])
            {
    
                ok = 0;
                break;
            }
        }
    }
    printf("%d\n", ok);
    

    return 0;
}