多线程的那点儿事（之多核编程）

    多核编程并不是最近才兴起的新鲜事物。早在intel发布双核cpu之前，多核编程已经在业内存在了，只不过那时候是多处理器编程而已。为了实现多核编程，人们开发实现了几种多核编程的标准。open-mp就是其中的一种。对于open-mp还不太熟悉的朋友，可以参照​​维基百科​​的相关解释。

    open-mp的格式非常简单，原理也不难。它的基本原理就是创建多个线程，操作系统把这几个线程分到几个核上面同时执行，从而可以达到快速执行代码的目的。比如说，我们可以编写一个简单的例子。

    在编写open-mp程序之前，朋友们应该注意下面三点，

    (1) 使用vs2005或者以上的版本编写open-mp程序；

    (2) 编写程序的时候，选择【Property Pages】->【Configuration Properties】->【c/c++】->【language】->【OpenMp Support】，打开开关；       

    (3) 添加#include <omp.h> 声明。

    首先，我们编写简单的一个打印程序，看看结果。

#include <omp.h>

void print()
{
    int i;
#pragma omp parallel for
    for(i = 0; i < 100; i ++)
    {
        printf("%d\n", i);
    }    
}

    上面这段代码好像也没有什么特别的地方，但是我们可以在printf设一个断点，看看函数调用堆栈，

openmp.exe!print$omp$1()  Line 14 C++
vcompd.dll!_vcomp::ParallelRegion::HandlerThreadFunc()  + 0x19c bytes 
vcompd.dll!_vcomp::ParallelRegion::HandlerThreadFunc()  + 0xe0 bytes  
vcompd.dll!_InvokeThreadTeam@12()  + 0x98 bytes 
vcompd.dll!__vcomp_fork()  + 0x1cd bytes  
openmp.exe!print()  Line 11 + 0xe bytes C++
openmp.exe!wmain(int argc=1, wchar_t * * argv=0x003b5ba8)  Line 22  C++
openmp.exe!__tmainCRTStartup()  Line 583 + 0x19 bytes C
openmp.exe!wmainCRTStartup()  Line 403  C
kernel32.dll!7c817077()   
[Frames below may be incorrect and/or missing, no symbols loaded for kernel32.dll]

    我们看可以看到函数堆栈和平时看到的一般函数调用确实不一样，但这确实也说明不了什么，不过没有关系，我们可以做一个简单的测试，

#include "stdafx.h"
#include <windows.h>
#include <omp.h>

#define NUMBER 1000000000

int process(int start, int end)
{
  int total;

  total = 0;
  while(start < end){
    total += start %2;
    start ++;
  }

  return total;
}

void test1()
{
  int i;
  int time;
  struct {
    int start;
    int end;
  }value[] = {
    {0 , NUMBER >> 1},
    {NUMBER >> 1, NUMBER}
  };
  int total[2] = {0};
  int result;

  time = GetTickCount();

#pragma omp parallel for
  for(i = 0; i < 2; i ++)
  {
    total[i] = process(value[i].start, value[i].end);
  }    
  
  result = total[0] + total[1];
  printf("%d\n", GetTickCount() - time);
}

void test2()
{
  int i;
  int value;
  int total;

  total = 0;
  value = GetTickCount();

  for(i = 0; i < NUMBER; i++)
  {
    total += i %2;
  }
  printf("%d\n", GetTickCount()-value);
}


int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
  test1();
  test2();
  return 0;
}

    test1和test2完成的功能都是一样的，但是明显test1要比test2花费的时间要少很多，这明显就是多核编程的好处。所以要想实现多核编程最大程度上的并行运算，就必须把运

算拆分成n个子运算，并且尽量减少使用锁。

总结：
    (1) 这篇文章只是介绍性的博客，详细内容可以参考​​周伟明​​先生的博客；

    (2) 关于多核编程更具体的细节和方法，可以参考《​​多核计算与程序设计​​》这本书；

    (3) 编写多核编程需要的条件很简单，cpu支持多核、打开openmp开关、添加omp头文件，剩下的就是多多练习了；

    (4) 并行运算的时候少使用锁，否则效率会大打折扣。