OpenMP计算前缀和时出现重复线程、结果错误问题排查

核心原因是变量共享/私有属性未正确配置引发的数据竞争：

• OpenMP中在并行区域外声明的变量默认属于所有线程共享，你的代码中i、j、t、somme四个变量都是共享变量
• 多个线程同时读写共享变量时会互相覆盖取值，比如线程A刚给t赋值为自己的线程号，还没执行打印，线程B就把t改成了自己的线程号，最终就会出现线程号重复的现象；同理j、somme被多个线程同时修改时，内层循环的计数、求和结果都会出现不可预期的错误，和你贴出的异常表现完全吻合。

有两种常用的修复方式，都是让每个线程持有自己私有版本的循环变量、临时求和变量、线程号变量即可：

方案1：显式指定私有变量 #

在OpenMP并行指令后加private子句，声明对应变量为线程私有：

#include <stdio.h>
#include <omp.h>
#define n 16

int main(void) {
    int a[n] = {2,3,6,9,4,7,0,2,2,6,8,9,11,0,2,4};
    int i, j, t, somme;

    #pragma omp parallel num_threads(16) private(i,j,t,somme)
    #pragma omp for
    for (i=0; i<n; i++){
        t = omp_get_thread_num();
        somme = a[0];
        for (j=1; j<i+1; j++) somme += a[j];
        printf("<%d>: S(%d) = %d\n", t, i, somme);
    }
    return 0;
}

方案2：把变量声明放到并行区域内部 #

C99及以上标准支持在for循环头、并行块内部声明变量，这类变量天然就是线程私有，不需要额外加private子句：

#include <stdio.h>
#include <omp.h>
#define n 16

int main(void) {
    int a[n] = {2,3,6,9,4,7,0,2,2,6,8,9,11,0,2,4};

    #pragma omp parallel num_threads(16)
    #pragma omp for
    for (int i=0; i<n; i++){
        int t = omp_get_thread_num();
        int somme = a[0];
        for (int j=1; j<i+1; j++) somme += a[j];
        printf("<%d>: S(%d) = %d\n", t, i, somme);
    }
    return 0;
}

当前你实现的前缀和是O(n²)时间复杂度，仅适合小数据量验证使用；如果需要处理大规模数据，可以改用并行前缀和的标准实现，时间复杂度可降到O(log n)，性能会高很多。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者aryaz