printf防止竞争条件

Question

在此示例代码中，我执行从i=0到i=n的求和，然后将结果添加到自身k次，其中k是线程数。我故意在没有critical（围绕printf和ans += ans）的情况下做到这一点，导致竞争条件。然而，令我惊讶的是，没有发生任何竞争条件：

int summation_with_operation_after_it_wrong1(int n, int k) {
        int ans = 0;
        #pragma omp parallel firstprivate(n) num_threads(k)
        {
                int i; /* Private */
                #pragma omp for schedule(dynamic) reduction(+:ans)
                for (i = 0; i < n; i++) {
                        ans += i;
                }
                printf("Thread %d ans=%d\n", omp_get_thread_num(), ans);
                ans += ans;    
        }
        return ans;
}

使用n=10和k=4，输出（总是相同，除了线程顺序）：

Thread 1 ans=45
Thread 3 ans=45
Thread 0 ans=45
Thread 2 ans=45
720

但是，我确实发现了一些奇怪的事情。 ans总是45，而不是

Thread 3 ans=45
Thread 0 ans=90
Thread 2 ans=180
Thread 1 ans=360
720

使用critical时。所以我将printf移到了ans += ans之后，看看它在做什么，而且，令我惊讶的是，预测的竞争条件一直开始发生！

Thread 3 ans=90
Thread 1 ans=135
Thread 2 ans=90
Thread 0 ans=135
135

那么...... printf如何阻止竞争条件？那个数额最终是如何达到720？我完全迷失在这里。

Answer 1

最新OpenMP standard的第1.4节规定了竞争条件的结果（强调我的）：

  

如果多个线程在没有同步的情况下写入同一个内存   单位，包括由于所述的原子性考虑而引起的情况   在上面，然后发生数据竞争。同样，如果至少有一个线程   从内存单元读取，至少一个线程写入没有   同步到同一个内存单元，包括由于的情况   如上所述的原子性考虑，然后发生数据竞争。   如果发生数据争用，则无法指定程序的结果。

您注意到的内容与粗体语句完全一致。事实上，由于未指定包含数据争用的程序中的行为，因此争论为什么特定输出来自给定运行是没有意义的。特别是，只有在720命令之前插入printf时才获得ans+=ans，并且无法保证您始终会遇到相同的行为。

Answer 2

printf()是一个非常昂贵的号召，使用它会改变你的竞争条件时机并不奇怪。查看发生了什么的更好选择是（预先）创建一个数组来存储结果，并让每个线程将其结果存入此阵列，您当前正在执行打印;在完成所有工作后，再做实际的printf()。