OpenMP 是 c++ 中最轻量易用的并行框架,通过 #pragma omp 指令快速并行化规则 循环 ;需编译器支持并添加对应标志,常用 parallel for 实现数据并行,注意循环结构限制与数据依赖;可设置 线程 数及调度策略优化 负载均衡;用private、reduction 等子句避免数据竞争。

OpenMP 是 C++ 中最轻量、最易上手的并行框架之一,特别适合加速规则循环(如 for)和数据并行任务。它不需手动管理线程创建 / 同步,靠编译器指令(#pragma omp)就能把串行代码快速改造成 多线程 版本。
启用 OpenMP 并添加基础并行循环
先确保编译器支持(GCC/Clang/MSVC 都支持),编译时加标志:
GCC/Clang:-fopenmp;
MSVC:/openmp。
最常用的是 #pragma omp parallel for,它会自动把循环迭代分配给多个线程:
#include <omp.h> #include <vector> #include <cmath><p>std::vector<double> data(1000000, 1.0);</p><p><span> 立即学习 </span>“<a href="https://pan.quark.cn/s/6e7abc4abb9f" style="text-decoration: underline !important; color: blue; font-weight: bolder;" rel="nofollow" target="_blank">C++ 免费学习笔记(深入)</a>”;</p><h1>pragma omp parallel for</h1><p>for (int i = 0; i < data.size(); ++i) {data[i] = std::sin(data[i] * i); // 每次计算独立,无依赖 }
注意:循环变量必须是 整型、有确定上下界、步长为 1 的简单 for 形式;且循环体中不能有跨迭代的数据依赖(比如 data[i] += data[i-1] 就不行)。
控制线程数与调度策略
默认线程数通常等于 CPU 核心数,但可手动指定:
- 用
omp_set_num_threads(n)在运行时设置; - 或用 环境变量:
export OMP_NUM_THREADS=4(linux/macOS)或set OMP_NUM_THREADS=4(windows); - 在 pragma 中加
num_threads(n):#pragma omp parallel for num_threads(4)
对不均匀计算(如部分迭代耗时明显更长),可用调度策略优化负载均衡:
-
schedule(Static):默认,把循环等分块分给线程(适合各次计算耗时相近); -
schedule(dynamic, chunk):动态分发,每次取chunk个迭代,适合耗时不均; -
schedule(guided):初始 chunk 大,越往后越小,兼顾效率与平衡。
例如:#pragma omp parallel for schedule(dynamic, 1024)
避免数据竞争:私有化与归约
多个线程同时读写同一变量 → 数据竞争 → 结果错误。常见解决方式:
- private(var):每个线程一份独立副本(适合中间变量);
- firstprivate(var):私有化 + 初始化为原值;
- reduction(op:var):安全合并结果(+、*、min、max 等支持的操作);
- critical / atomic:仅在必须串行访问时用(性能代价高,慎用)。
示例(求和):
double sum = 0.0; #pragma omp parallel for reduction(+:sum) for (int i = 0; i < N; ++i) {sum += array[i] * array[i]; // 各线程算局部和,最后自动相加 }
嵌套并行与注意事项
OpenMP 默认禁用嵌套并行(即 parallel 区域内再开 parallel)。如需启用:
- 调用
omp_set_nested(1); - 或设 环境变量
OMP_NESTED=TRUE; - 但一般不建议——容易导致线程爆炸(如 8 核开两层各 4 线程 → 16 线程),反而降低性能。
其他实用提示:
- 用
omp_get_thread_num()获取当前线程 ID(调试或分片逻辑有用); - 避免在 parallel 区域里调用非线程安全的函数(如旧版
rand(),改用std::mt19937); - 循环外变量默认 shared,循环内变量默认 private —— 显式声明更安全。
基本上就这些。OpenMP 不复杂但容易忽略细节,只要保证无数据依赖、合理用 reduction 或 private,一个 pragma 就能显著提速计算密集型循环。