4.5 任务依赖性

OpenMP 4.0 规范介绍了 task 指令中的 depend 子句，该子句会对任务调度强制使用其他约束。这些约束仅在同级任务之间建立依赖关系。同级任务是指属于同一任务区域的子任务的 OpenMP 任务。

当使用 depend 子句指定 in 依赖类型时，生成的任务将是所有以前生成的至少引用了 out 或 inout 依赖类型列表中一个列表项目的同级任务的从属任务。在在 depend 子句中指定了 out 或 inout 依赖类型时，生成的任务将是所有以前生成的至少引用了 in、out 或 inout 依赖类型列表中一个列表项目的同级任务的从属任务。

下面的示例对任务依赖性进行了说明。

示例 5  说明仅同步同级任务的 depend 子句

% cat -n task_depend_01.c
     1  #include <omp.h>
     2  #include <stdio.h>
     3  #include <unistd.h>
     4
     5  int main()
     6  {
     7      int a,b,c;
     8
     9      #pragma omp parallel
    10      {
    11          #pragma omp master
    12          {
    13              #pragma omp task depend(out:a)
    14              {
    15                  #pragma omp critical
    16                  printf ("Task 1\n");
    17              }
    18
    19              #pragma omp task depend(out:b)
    20              {
    21                  #pragma omp critical
    22                  printf ("Task 2\n");
    23              }
    24
    25              #pragma omp task depend(in:a,b) depend(out:c)
    26              {
    27                  printf ("Task 3\n");
    28              }
    29
    30              #pragma omp task depend(in:c)
    31              {
    32                  printf ("Task 4\n");
    33              }
    34          }
    35          if (omp_get_thread_num () == 1)
    36            sleep(1);
    37      }
    38      return 0;
    39  }

% cc -xopenmp -O3 task_depend_01.c
% a.out
Task 2
Task 1
Task 3
Task 4

% a.out
Task 1
Task 2
Task 3
Task 4

在本例中，任务 1、2、3 和 4 都是同一隐式任务区域的子任务，因此都是同级任务。任务 3 是任务 1 和 2 的从属任务，因为在 depend 子句中的 a 参数指定了依赖性。因此，在任务 1 和 2 完成前，无法调度任务 3。同样，任务 4 是任务 3 的从属任务，因此在任务 3 完成前，无法调度任务 4。

请注意，depend 子句仅同步同级任务。下面的示例（示例 6）显示了 depend 字句不影响非同级任务的情况。

示例 6  说明不影响非同级任务的 depend 子句

% cat -n task_depend_02.c
     1  #include <omp.h>
     2  #include <stdio.h>
     3  #include <unistd.h>
     4
     5  int main()
     6  {
     7      int a,b,c;
     8
     9      #pragma omp parallel
    10      {
    11          #pragma omp master
    12          {
    13              #pragma omp task depend(out:a)
    14              {
    15                  #pragma omp critical
    16                  printf ("Task 1\n");
    17              }
    18
    19              #pragma omp task depend(out:b)
    20              {
    21                  #pragma omp critical
    22                  printf ("Task 2\n");
    23
    24                  #pragma omp task depend(out:a,b,c)
    25                  {
    26                    sleep(1);
    27                    #pragma omp critical
    28                    printf ("Task 5\n");
    29                  }
    30              }
    31
    32              #pragma omp task depend(in:a,b) depend(out:c)
    33              {
    34                  printf ("Task 3\n");
    35              }
    36
    37              #pragma omp task depend(in:c)
    38              {
    39                  printf ("Task 4\n");
    40              }
    41          }
    42          if (omp_get_thread_num () == 1)
    43            sleep(1);
    44      }
    45      return 0;
    46  }

% cc -xopenmp -O3 task_depend_02.c
% a.out
Task 1
Task 2
Task 3
Task 4
Task 5

在上例中，任务 5 是任务 2 的子任务，不是任务 1、2、3 或 4 的同级任务。因此，尽管 depend 子句引用相同的变量（a、b、c），任务 5 与任务 1、2、3 或 4 之间也不存在依赖关系。

4.5.1 关于任务依赖性的说明

请注意以下有关任务依赖性的提示：

• depend 子句中的 in、out 和 inout 依赖类型类似于读写操作，但是 in、out 和 inout 依赖类型只用于建立任务依赖性。它们不指示任务区域内的任何内存访问模式。包含 depend(in:a)、depend(out:a) 或 depend(inout:a) 子句的任务可能可以在其区域内读取或写入变量 a，也可能根本无法访问变量 a。

• 如果在同一任务指令中同时包含 if 子句和 depend 子句，当 if 子句的条件求值结果为 false 时，开销可能很大。当某个任务包含 if(false) 子句时，遇到该任务的线程必须暂停当前的任务区域，直到生成的任务（包含 if(false) 子句的任务）完成为止。同时，任务调度程序在所生成任务的任务依赖项满足之前，无法调度该任务。由于紧随在显式任务生成之后的点是任务调度点，因此任务调度程序将尝试调度任务，以便满足不延迟 (undeferred) 任务的任务依赖项。查找和调度池中正确任务的开销可能会很高。在最糟糕的情况下，开销可能与拥有一个 taskwait 区域那么大。

• 相同任务或同级任务的 depend 子句中使用的列表项目必须指明相同存储或不相交存储。因此，如果 depend 子句中出现数组段，请确保数组段指明了相同存储或不相交存储。