Назад в библиотеку

---

OpenMP и Visual Studio

Автор: Сухинов Антон
Источник: http://iproc.ru/programming/openmp-visual-studio/

OpenMP позволяет легко создавать параллельные программы для систем с общей памятью (много­ядерных и многопроцессорных). В этой статье я расскажу о том, как включить OpenMP в самой рас­пространённой среде программирования – Visual Studio. Согласно официальной версии Micro­soft, OpenMP поддерживается только в версиях Professional среды разработки Visual Studio 2005/2008/2010. Однако бесплатная Visual Studio Express обладает тем же компилятором, что и версия Professional. Поэтому после небольшой «доработки напильником» параллельные OpenMP-программы будут компилироваться и, главное, работать даже в Visual Studio Express.

OpenMP от Microsoft реализован посредством следующих компонентов:

1. компилятор C++, входящий в состав Visual Studio;
2. заголовочный файл omp.h;
3. библиотеки стадии компиляции: vcomp.lib и vcompd.lib (последняя используется для отлад­ки);
4. библиотеки времени выполнения: vcomp90.dll и vcomp90d.dll. Цифры в названии могут разли­чаться: в Visual Studio 2005 вместо 90 стоят цифры 80.

В бесплатной Visual Studio Express перечисленные библиотеки отсутствуют.

OpenMP и Visual Studio Express

Если вы хотите создавать параллельные OpenMP-программы под Windows, то самый удобный спо­соб – это воспользоваться Visual Studio 2005/2008/2010 Professional. Напоминаю, что она бес­платна для студентов и аспирантов. Кроме того, вы можете купить Visual Studio Professional за $600 (конечно, существует ещё и третий вариант, но мы о нём не будем говорить).

Если на вашем компьютере установлена версия Professional – переходите к следующему разделу статьи. В этом разделе рассмотрим случай, когда по каким-либо причинам вы вынуждены использо­вать Visual Studio Express.

Visual Studio Express – это бесплатная урезанная версия Visual Studio. Нас будет интересовать вер­сия 2008 года. Скачать её можно отсюда: http://www.microsoft.com/exPress/download/. Естествен­но, программировать будем на C++, поэтому выби­райте Visual C++ 2008.

Программа установки будет загружать данные из Интернета (примерно 100 мегабайт), поэтому вы можете сэкономить немного трафика, отключив установку Microsoft Silverlight и Microsoft SQL Server, если они вам не требуются.

После установки Visual Studio Express нам понадо­бится добавить в неё OpenMP-компоненты. Легаль­ный бесплатный способ сделать это – установить Windows SDK for Windows Server 2008 and .NET Framework 3.5. Во время установки этого пакета программ будет произведено обновление Visual Studio. Процесс обновления не смотрит, какая именно версия Visual Studio у вас установлена (Express или Professional), поэтому во время установ­ки будут «случайно» добавлены недостающие компоненты.

Так как мы ставим Windows SDK только ради OpenMP, то нам не нужен тот гигабайт документации, который идёт в комплекте. Рекомендую оставить только следующие элементы:

К сожалению, в состав SDK не входит библиотека vcomp90d.dll, поэтому на данный момент в Visual Studio Express вы сможете запускать только OpenMP-программы, откомпилированные в ре­жиме Release. Я нашёл способ обойти и это ограничение, об этом читайте далее (раздел «Отладка OpenMP-программы в Visual Studio Express»).

Использование OpenMP в Visual Studio

После того, как вы выполнили шаги, описанные в предыдущем разделе, уже не важно, какой верси­ей Visual Studio вы пользуетесь. Покажу шаг за шагом, как создать проект с поддержкой OpenMP в этой среде разработки. Прежде всего, нужно запустить Visual Studio, и выбрать File→New→Project... Появится окно создания проекта. Выберите тип проекта «Win32», шаблон – «Win32 Console Application». Введите осмысленное имя проекта, выберите папку для хранения проекта, уберите галочку «Create directory for solution»:

Нажмите кнопку «OK», появится окно настройки будущего проекта. Выберите вкладку «Application Settings», и включите галку «Empty project»:

По нажатию кнопки «Finish» проект будет создан. Никаких видимых изменений в главном окне Visual Studio не произойдёт. Только имя проекта в заголовке окна как бы говорит нам о том, что мы ра­ботаем с проектом.

Теперь нажмите Project→Add New Item, появится окно добавления элементов в проект. Добавьте .cpp-файл в проект:

После этого вам будет предоставлено окно для ввода исходного кода программы. Будем выполнять тесты на следующем коде, проверяющем различные аспекты функционирования OpenMP:

#include <iostream>
#include <omp.h>

using namespace std;

int main(int argc, char **argv)
{
     int test( 999 );

     omp_set_num_threads( 2 );
     #pragma omp parallel reduction(+:test)
     {
         #pragma omp critical
         cout << "test = " << test << endl;
     }

     return EXIT_SUCCESS;
}

Листинг 1. Простейшая программа, использующая OpenMP

Запустите программу, нажав Debug→Start Without Debugging. Если всё было сделано правильно, программа откомпилируется (если спросит вас, компилировать ли, нажмите «Yes»), затем запу­стится и выведет test = 999:

«Как же так?! – скажете вы – Ведь программа должна была вывести ноль, причём дважды!». Дело в том, что OpenMP ещё не включен, и поэтому соответствующие директивы были проигнорированы компилятором.

Для включения OpenMP нажмите Project→OMP Properties (OMP – имя проекта из моих примеров). Слева вверху появившегося окна выберите «All Configurations» и в разделе Configuration Properties→C/C++→Language включите «OpenMP Support»:

После этого снова запустите программу, нажав Debug→Start Without Debugging. На этот раз про­грамма выведет test = 0 дважды:

Ура! OpenMP работает.

Примечание. Если вы используете Visual Studio Express, то выберите текущую конфигурацию «Release», иначе работать не будет (читайте далее):

Отладка OpenMP-программы в Visual Studio Express

Как было сказано ранее, даже после установки Windows SDK у нас не будет в наличии необходимой для отладки библиотеки vcomp90d.dll, поэтому мы пока не можем отлаживать OpenMP програм­му в Visual Studio Express. Простое копирование имеющейся библиотеки vcomp90.dll и переимено­вание её в vcomp90d.dll не сработает, ибо не совпадёт контрольная сумма и версия, указанные во встраиваемом в exe-файл манифесте. Поэтому будем «копать» с противоположной стороны.

При компиляции в конфигурации «Debug» («Отладка»), заголовочный файл omp.h требует библио­теку vcompd.lib (она у нас имеется), которая, в свою очередь, требует vcomp90d.dll (отсутству­ет). Лицензия не позволяет нам использовать в приложениях модифицированные заголовочные файлы от Microsoft, поэтому вместо модификации omp.h включим его в нашу программу следую­щим образом, чтобы он не догадался о включённом режиме отладки:

#include <iostream>

#ifdef _DEBUG
#undef _DEBUG
#include <omp.h>
#define _DEBUG
#else
#include <omp.h>
#endif

using namespace std;

int main(int argc, char **argv)
{
     int test( 999 );

     omp_set_num_threads( 2 );
     #pragma omp parallel reduction(+:test)
     {
         #pragma omp critical
         cout << "test = " << test << endl;
     }

     return EXIT_SUCCESS;
}

Листинг 2. Включаем omp.h «хитрым» способом

Приведённого действия не достаточно для того, чтобы всё работало (пока мы исправили лишь ма­нифест, встраиваемый в программу). Дело в том, что Visual Studio в режиме отладки по прежнему автоматически (из-за включённого OpenMP) прилинковывает vcompd.lib, требующую vcomp90d.dll. Чтобы это исправить, снова зайдите в настройки проекта (Project→OMP Properties), выберите на этот раз Configuration: «Debug». В разделе Configuration Properties→Linker→Input укажите, что vcompd.lib прилинковывать не нужно, а vcompd.lib – нужно:

Проверим теперь, работает ли отладка, и действительно ли программа работает параллельно. По­ставьте точку останова на строке с выводом значения переменной. Для этого нажмите левой кноп­кой мыши не серую полоску слева от исходного кода:

После этого запустите программу в режиме отладки: Debug→Start Debugging (не забудьте вер­нуть текущую конфигурацию «Debug», см. рисунок 8). Программа запустится – и сразу же остано­вится на точке останова. Во вкладке «Threads» мы видим, что программа действительно работает, используя два потока:

P.S.

Если вы не знаете, как создавать параллельные программы при помощи OpenMP, советую про­честь спецификацию, там всё подробно описано: http://www.openmp.org/mp-documents/spec30.pdf.