关于 Unified Parallel C 中的指针3

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指向共享数据指针算法指向私有数据私有指针的算法可以参见 C 语言中的指针算法，在此不作赘述。此处着重讨论指向共享数据的指针算法。指向共享数据指针包含下面两条信息：

• 该指针所在的线程
• 用来计算该指针在线程内相位（phase) 的偏移量。所谓相位，即在一个数据区块中的位置。例如一个区块大小为 3，那么排在区块中第一个数据的相位为 0，第二个数据相位为 1，第三个数据的相位为 2

如果一个指向共享数据指针的数据分布区块大小为无穷大时候，指针做加运算的时候与 C 语言中的指针相似。在加运算后，指针所在的线程保持不变，而该指针的相位恒为 0.
如果一个指向共享数据的指针数据分布区块大小为一个有限的值，指针在做加运算的时候，根据数组元素的顺序来移动。在加运算之后，指针所在的线程和该指针的相位可能会改变。
清单 5. 指向共享数据指针算法

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# include <upc.h> // 假定由 3 个线程来运行该程序 # include <stdio.h> # define B 3 # define N 20 shared [B] int arr[N]; shared [B] int *p, *p1; void main() {   int i;   upc_forall(i=0;i<N;i++;&arr) {    arr=i;   }   upc_barrier;   p=&arr[0]; // 指针 p 指向数组元素 arr[0]   p1=p+5; // 执行此语句之后，指针 p1 将指向数组元素 arr[5]   printf("1-Th=%d,*p=%d,Phaseof(p)=%d,Threadof(p)=%d\n",MYTHREAD,*p,upc_phaseof(p),   upc_threadof(p));   printf("2-Th=%d,*p1=%d,Phaseof(p1)=%d,Threadof(p1)=%d\n",MYTHREAD,*p1,   upc_phaseof(p1),upc_threadof(p1)); }

图 10. 清单 5 程序输出经过赋值运算 p1=p+i 之后，在任何的 UPC 语言的实现中，下面两个等式恒成立：

1 2	upc_phaseof(p1) == (upc_phaseof(p) + i) mod B upc_threadof(p1) == (upc_threadof(p)+ (upc_phaseof(p) + i) div B) mod THREADS

注释：div 运算符表示整数运算，结果向负无穷方向归约。Mod 运算符表示返回非负的余数。
指向共享数据指针之间的比较只有两个指针都指向同一个数组，这种比较才有意义。
指向共享数据指针之间的减法运算只有存在一个整形类型 x 满足下面两个等式的情况下才有意义：

1 2	pts1 + x == pts2 upc_phaseof (pts1 + x) == upc_phaseof (pts2)

等式中，pts1 与 pts2 是两个指向共享数据指针，两个指针相减（pts2-pts1) 的结果为 x, 这种情况下，该减法有意义。
指向共享数据指针与指向私有数据指针的任何两元运算（如减，比较运算等）都没有意义，因为这两种指针类型不匹配。
清单 6. 指向共享数据指针算法示例 1

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# include <upc.h> // 假定由 3 个线程运行该程序 # include <stdio.h> # define N 8 shared[2] int a[N]; shared[2] int *p1,*p2; void main() {   int i=0;   upc_forall(i=0;i<N;i++;i) a=i; upc_barrier; p1=&a[1]; p2=p1+MYTHREAD; // 注意 :p2-p1 所得的差必须与 MYTHREAD 的值相等 printf("Th:%d,*p1=%d,*p2=%d,p2-p1=%d\n",MYTHREAD,*p1,*p2,p2-p1); }

图 11. 清单 6 程序内存视图图 12. 清单 6 程序内存视图清单 7. 指向共享数据指针算法示例 2

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# include <upc.h> // 假定由 3 个线程来运行该程序 # include <stdio.h> # define N 8 shared[2] int a[N]; shared[2] int *p1,*p2; void main() {   int i=0;   upc_forall(i=0;i<N;i++;i)   a=i;   upc_barrier;   p1=a+1+MYTHREAD;   p2=p1+MYTHREAD;   printf("Th:%d,*p1=%d,*p2=%d\n",MYTHREAD,*p1,*p2); }

图 13. 清单 7 程序内存视图图 14. 清单 7 程序输出清单 8. 指向共享数据指针算法示例 3

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# include <upc.h> // 假定由 3 个线程来运行该程序 # include <stdio.h> # define N 8 shared[2] int a[N]; shared[2] int *p1,*shared p2; void main() {   int i=0;   upc_forall(i=0;i<N;i++;i)   a=i;   upc_barrier;   p1=&a[1];   p2=&a[5];   upc_barrier;   p1++;   if(MYTHREAD == 0)     p2--;   upc_barrier;   printf("Th:%d,*p1=%d,*p2=%d\n",MYTHREAD,*p1,*p2);   printf("phase(p1)=%d,threadof(p1)=%d\n",upc_phaseof(p1),upc_threadof(p1));   printf("phase(p2)=%d,threadof(p2)=%d\n",upc_phaseof(p2),upc_threadof(p2)); }

图 15. 清单 8 程序内存视图图 16. 清单 8 程序输出清单 9. 指向共享数据指针示例 4

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# include <upc.h> // 假定由 3 个线程来运行该程序 # include <stdio.h> # define N 8 shared[] int a[N]; shared[] int *p1,*shared p2; void main() {   int i=0;   upc_forall(i=0;i<N;i++;i)   a=i;   upc_barrier;   p1=&a[1];   if(MYTHREAD == THREADS -1)     p2=p1+5;   upc_barrier;   printf("Th:%d,*p1=%d,*p2=%d\n",MYTHREAD,*p1,*p2);     printf("phaseof(p2)=%d,threadof(p2)=%d\n",upc_phaseof(p2),upc_threadof(p2)); }

图 17. 清单 9 程序内存视图图 18. 清单 9 程序输出