Директива создания критической секции. Именованная критическая секция

С помощью директив critical оформляется критическая секция программы. Критическая секция запрещает одновременное исполнение структурированного блока более чем одним потоком.

#pragma omp critical имя[()]

{…}

В каждый момент времени в критической секции может находиться не более одной нити. Если критическая секция уже выполняется какой-либо нитью, то все другие нити, выполнившие директиву для секции с данным именем, будут заблокированы, пока вошедшая нить не закончит выполнение данной критической секции. Как только работавшая нить выйдет из критической секции, одна из заблокированных на входе нитей войдет в неё. Если на входе в критическую секцию стояло несколько нитей, то случайным образом выбирается одна из них, а остальные заблокированные нити продолжают ожидание.

Все неименованные критические секции условно ассоциируются с одним и тем же именем. Все критические секции, имеющие одно и тоже имя, рассматриваются единой секцией, даже если находятся в разных параллельных областях. Побочные входы и выходы из критической секции запрещены.

Следующий пример иллюстрирует применение директивы critical. Переменная n объявлена вне параллельной области, поэтому по умолчанию является общей. Критическая секция позволяет разграничить доступ к переменной n. Каждая нить по очереди присвоит n свой номер и затем напечатает полученное значение.

#include <stdio.h>
#include <omp.h>
int main(int argc, char *argv[])
{
int n;

#pragma omp parallel
{
#pragma omp critical
{
n = omp_get_thread_num();
printf("Нить %d\n", n);
}
}
}

Если бы в примере не была указана директива critical, результат выполнения программы был бы непредсказуем. С директивой critical порядок вывода результатов может быть произвольным, но это всегда будет набор одних и тех же чисел от 0 до OMP_NUM_THREADS-1. Конечно, подобного же результата можно было бы добиться другими способами, например, объявив переменную n локальной, тогда каждая нить работала бы со своей копией этой переменной. Однако в исполнении этих фрагментов разница существенная.

Если есть критическая секция, то в каждый момент времени фрагмент будет обрабатываться лишь какой-либо одной нитью. Остальные нити, даже если они уже подошли к данной точке программы и готовы к работе, будут ожидать своей очереди. Если критической секции нет, то все нити могут одновременно выполнить данный участок кода. С одной стороны, критические секции предоставляют удобный механизм для работы с общими переменными. Но с другой стороны, пользоваться им нужно осмотрительно, поскольку критические секции добавляют последовательные участки кода в параллельную программу, что может снизить её эффективность.