OpenMP Runtime 库函数汇总（下）——深入剖析锁原理与实现

引言

在 OpenMP 中，锁是一种用于同步线程访问共享数据的机制。当一个线程获取锁时，它可以独占地访问共享数据，而其他线程必须等待，直到该线程释放锁。这可以防止多个线程同时访问共享数据并导致数据损坏。

OpenMP 中提供了两种主要的锁：omp_lock_t 和 omp_nest_lock_t。omp_lock_t 是一种简单的锁实现，它只能被一个线程获取一次。omp_nest_lock_t 是一种可重入锁的实现，它允许一个线程多次获取同一把锁。

omp_lock_t

omp_lock_t 是 OpenMP 中最简单的锁实现。它是一个轻量级锁，非常适合保护小的共享数据段。omp_lock_t 的声明如下：

typedef struct omp_lock_t {
  int __status;  // 锁的状态
  int __owner;   // 锁的拥有者
} omp_lock_t;

omp_lock_t 的状态字段是一个整数，它可以取以下几个值：

• 0：锁是未锁定的
• 1：锁已被一个线程获取
• -1：锁已被多个线程获取

omp_lock_t 的拥有者字段是一个整数，它保存了获取锁的线程的 ID。

omp_nest_lock_t

omp_nest_lock_t 是 OpenMP 中的可重入锁的实现。它允许一个线程多次获取同一把锁。这对于保护嵌套的临界区非常有用。omp_nest_lock_t 的声明如下：

typedef struct omp_nest_lock_t {
  int __status;  // 锁的状态
  int __owner;   // 锁的拥有者
  int __count;   // 锁的获取次数
} omp_nest_lock_t;

omp_nest_lock_t 的状态字段是一个整数，它可以取以下几个值：

• 0：锁是未锁定的
• 1：锁已被一个线程获取
• -1：锁已被多个线程获取

omp_nest_lock_t 的拥有者字段是一个整数，它保存了获取锁的线程的 ID。

omp_nest_lock_t 的获取次数字段是一个整数，它保存了获取锁的次数。

omp_lock_t 和 omp_nest_lock_t 的比较

omp_lock_t 和 omp_nest_lock_t 的主要区别在于omp_nest_lock_t 是可重入锁，而omp_lock_t 是不可重入锁。这意味着一个线程可以多次获取同一把omp_nest_lock_t，但它只能获取一次omp_lock_t。

omp_lock_t 和 omp_nest_lock_t 的使用

omp_lock_t 和 omp_nest_lock_t 的使用非常简单。要获取一把锁，可以使用omp_set_lock()函数。要释放一把锁，可以使用omp_unset_lock()函数。

// 获取一把omp_lock_t锁
omp_set_lock(&lock);

// 访问共享数据

// 释放锁
omp_unset_lock(&lock);

// 获取一把omp_nest_lock_t锁
omp_set_nest_lock(&lock);

// 访问共享数据

// 释放锁
omp_unset_nest_lock(&lock);

omp_lock_t 和 omp_nest_lock_t 的实现

omp_lock_t 和 omp_nest_lock_t 的实现是平台相关的。在 Linux 上，omp_lock_t 通常使用futex()系统调用来实现，而omp_nest_lock_t通常使用pthread_mutex_t来实现。

总结

omp_lock_t 和 omp_nest_lock_t 是 OpenMP 中两种主要的锁实现。omp_lock_t 是一个轻量级锁，非常适合保护小的共享数据段。omp_nest_lock_t 是一个可重入锁的实现，它允许一个线程多次获取同一把锁。在选择锁时，需要考虑锁的类型、性能和实现细节。