Обнаружение ошибок инициализации

Ошибки инициализации возникают при чтении переменной, которой предварительно не присвоили какое-либо значение. Причиной может быть ошибка в реализации алгоритма или же некорректное использование директив OpenMP.

При использовании директив OpenMP переменная может потерять свое значение в следующих случаях:

· Переменная объявлена как PRIVATE, тогда она теряет свое значение при входе в эту конструкцию и при выходе из нее.

· FIRSTPRIVATE переменная теряет свое значение при выходе из параллельной конструкции.

· LASTPRIVATE переменная не имеет начального значения.

· THREADPRIVATE переменные могут иметь неопределенное значение, если они не были проинициализированы или не указаны в директиве COPYIN.

Для обнаружения ошибок этого вида достаточно отслеживать обращения к переменным и иметь построенное расширенное дерево контекстов.

Структура VarInfo для работы описываемого алгоритма должна содержать поле init, определяющее, присвоено ли переменной какое-либо значение, а так же имя этой переменной.

Структура Context должна содержать следующие данные:

· множество структур VarInfo для переменных. При создании контекста это множество пусто. Любая структура может быть выбрана из этого множества по адресу или по имени соответствующей ей переменной. Причем структура, получаемая по адресу и по имени для одной переменной, должна быть одна и та же.

· объект, позволяющий определить тип переменной, указанный в директиве OpenMP.

Далее описан набор правил, позволяющий обнаружить ошибку инициализации:

· Если переменная определена как THREADPRIVATE, то работать с ней приходится иначе, чем с остальными. Для таких переменных каждая нить должна иметь отдельный контекст (назовем его thread _ context), не входящий в дерево контекстов. Из этого контекста структуры VarInfo могут быть получены по адресу THREADPRIVATE-переменной. При определении такой переменной для нее заводится в контексте thread_context своя структура VarInfo, поле init которой изначально имеет значение false. При обращении к переменной структура VarInfo так же берется из контекста thread_context. Если переменная появляется в директиве COPYIN, то все нити этой группы копируют себе значение поля init из контекста thread_context главной нити. В случае, появления THREADPRIVATE-переменной в директиве COPYPRIVATE, то значение поля init передается всем нитям группы.

· При чтении переменной в текущем контексте данной нити ищется структура VarInfo по адресу переменной. Если такая структура не найдена, то она добавляется и в зависимости от варианта устанавливается ее поле init (обозначим его new _ init):

o переменная определена как SHARED, тогда по адресу ищется структура VarInfo в родительском для данного контексте. Если такой не найдено, то она создается по такому же принципу. А затем полю new_init присваивается значение init, полученной структуры.

o переменная определена как FIRSTPRIVATE или REDUCTION. Этот случай аналогичен предыдущему, за тем исключением, что поиск ведется не по адресу, а по имени переменной.

o переменная определена как PRIVATE или LASTPRIVATE. В этом случае записывается new_init = false.

Если поле init = false, то выдается ошибка.

На рисунке 5 приведена схема, описывающая данный пункт правил.

Рисунок 5: схема работы алгоритма при обращении к переменной

· При записи переменной в текущем контексте данной нити ищется структура VarInfo по адресу. Если такая структура не найдена, то она добавляется. Поле init найденной структуры получает значение true. Если переменная типа SHARED, то данный пункт повторяется для родительского контекста.

· При освобождении контекста для переменных типа LASTPRIVATE переносятся значения полей init в родительский контекст. Для COPYPRIVATE переменных находится ближайшая вверх по дереву вершина, соответствующая параллельной области, и значения полей init из удаляемого контекста переносятся в структуры VarInfo, полученные по именам этих переменных, во всех непосредственных потомках найденной вершины.

Приведенные правила основаны на отображении модели переноса значений переменных в OpenMP на дерево контекстов. В результате структуры VarInfo адекватно описывают соответствующие им переменные, т.е. поля init согласованы с реальными значениями переменных. Что позволяет определить по полю init, имеет переменная значение или нет.