为何移除该barrier会引发race condition？为何其可消除竞态条件？

先明确这段代码的核心执行逻辑：

• 外层开启4线程的parallel区域，并行执行10轮i循环
• 每轮i循环内，先通过parallel for再启动4线程执行10次j循环，每个j迭代用critical保护共享变量sum的自增操作
• 最后通过single指令让某一个线程对sum再做一次自增

一、移除Barrier时产生竞态条件的原因 #

外层的4个线程是并行跑i循环的，当某一个线程做完自己的parallel for（包括所有critical里的sum +=1）后，会直接进入single块执行sum +=1。但这时候，其他外层线程可能还在执行自己的parallel for中的critical操作——也就是有的线程还在给sum加1，而已经完成的线程已经开始修改sum了。

这就造成了两类无同步的操作同时修改共享变量：critical里的自增和single里的自增。没有同步机制保证它们的执行顺序，最终sum的结果会因为线程执行时机的不同而不确定，也就是出现了竞态条件。

举个实际场景：线程A刚做完10次j循环的自增，立刻执行single给sum加1；此时线程B还在跑j循环的第3次critical自增，两个操作同时改sum，就会出现数值被覆盖、计算错误的情况。

二、启用Barrier后消除竞态的原因 #

#pragma omp barrier是一个强制同步点，它要求所有外层线程必须等其他所有线程都完成了barrier之前的全部操作，才能继续往下执行。

把barrier放在parallel for和single之间后：

1. 所有外层线程都得先完成自己的parallel for（包括所有critical里的sum +=1）
2. 等所有线程都到了barrier这个同步点，才会一起进入后续的single环节

这样一来，single里的sum +=1是在所有j循环的自增操作彻底结束后才执行的，不会和任何critical操作同时修改sum；再加上single本身只会让一个线程执行，不存在多个线程同时执行这个自增的情况，竞态条件自然就被消除了，sum的结果会变成确定值。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Niteya Shah