MacOS利用CLion配置OpenMP多线程并行程序开发环境

0 引言

• 版本配置：

• MacOS: Ventura 13.2.1

• CLion: CLion2022.3.3

• Xcode: 14.2

• 以下是叨叨叨（完完全全可以跳过直接到步骤1…）

• 大二下学期选修了《高性能计算导论》的课程，其中需要用到OpenMP环境的实验并撰写实验报告，就当我打开论坛准备开始配置的时候，发现事情并没有那么简单（裂），当课上使用windows的同学都开始跟着敲代码完成实验的时候，我还在跟着教程搭环境、看着终端上半分钟才增加一个的“#”发呆(可能是校园网太low)…

• 当我花了大概3个小时的时间把环境搭建好并且能够在终端通过vim编写并且正常运行之后，想着通过IDE来编写并且调试omp项目而后开始美美做实验写报告的时候，事情又开始变得不简单了起来（裂*2），论坛上大多都是关于xcode的配置教程，但在进行教程中对/usr/local/bin目录下文件的修改时，mac甚至不给我权限进行修改，作罢几天后就想着，罢了罢了，用vim编写，在终端运行没什么大不了的。但当我看着程序坞中的CLion时陷入了沉思——去论坛搜搜！不可避免地失败了几次之后终于终于成功了！看着优雅的头文件和在IDE运行成果的结果感觉能开心好几天嘿嘿。

1 安装brew

• 打开mac里的终端，输入：

Xcode-select -intall

• 若出现以下代码段，则代表下载并安装插件成功

• 接下来安装第二个插件brew，在终端输入命令：

/bin/zsh -c "$(curl -fsSL https://gitee.com/cunkai/HomebrewCN/raw/master/Homebrew.sh)"

• 看到对应界面后，选择“2、清华大学下载源”，即输入序号：2

• 当出现“Brew本体已经安装成功，接下来配置国内源。”字样以及下面的诸多选项时，代表brew的前期配置已经成功。

• 接下来我们配置国内源，依旧输入序号：2，选择清华大学国内源。

• 当出现“安装成功…………”字样时，代表已经安装成功。

2 安装llvm和libomp

• 打开mac里的终端（若刚安装完brew则需要重启），输入：

brew install llvm

安装完成之后，在终端输入：

brew list

若在其中找到llvm，则代表安装成功。

• 依然是在终端，输入：

brew install libomp

在完成一系列操作之后，在终端输入：

brew info libomp

可以在其中找到libomp所在的路径，需要记住（后面有用）。

3 在终端进行测试

• 在桌面创建一个文件夹

cd ~
mkdir omp_test

• 在omp_test文件夹中创建一个test.c文件：

cd omp_test
touch test.c

在当前文件夹目录下的终端中输入：

export OMP_NUM_THREADS=4

• 编写test.c：

• 在vim编辑器中打开test.c

vi test.c

• 按键盘“i”键，进入编辑模式，复制以下代码：

#include <stdio.h&gt;
#include <omp.h&gt;

int main(){
        int id, numb;
        omp_set_num_threads(4);
        #pragma omp parallel private(id, numb)
        {
                id = omp_get_thread_num();
                numb = omp_get_num_threads();
                printf("I am thread %d out of %dn", id, numb);
        }
        return 0;
}

• 按esc，再输入:wq + enter保存。

• 编译并执行：

• 编译test.c文件：

gcc-12 -fopenmp test.c -o test

⚠️注意：若编译出现error，直接看【4 编译过程注意事项】！！！

• 执行：

./test

• 执行结果如下：

I am thread 1 out of 4
I am thread 2 out of 4
I am thread 0 out of 4
I am thread 3 out of 4

注意：结果中出现的数字不同也行，重要的是格式相同！

4 编译过程注意事项

• 在调用omp.h库函数时，可能会出现找不到头文件的报错情况，这时候咱先不管它，可以直接include一个带绝对地址的header也未尝不可。

• 故将上述代码中的#include <omp.h&gt;改成#include </-*your path*-/include/omp.h&gt;

• 这里的-*your path*-即指的是在安装libomp时让大家记住的地址，见【2 安装llvm和libomp】

• 故在我的电脑上，我将我的头文件改成了：

#include </opt/homebrew/Cellar/libomp/16.0.0/include/omp.h&gt;

• 这样做虽然不优雅，但能用。

• 自此，若以上过程都解决了的话，则搭建OpenMP环境完成了，接下来是如何在IDE中使用的问题。

5 安装CLion并配置C/C++环境

• 安装Xcode，直接在appstore里下载安装即可（这里需要用到xcode软件包里的内容）。

• 安装和配置过程这里不再过多赘述，CLion一般会找到电脑目录下的c/c++。

• 打开CLion，根据图示进行。

• 安装插件，方便操作。⌘,  快捷打开设置界面，找到Plugins，安装插件。

• 至此，CLion基础的C/C++环境配置完成。可能写的不是很详尽，具体可以在论坛或网站上搜索详细的教程。

6 在CLion配置OpenMP编译环境

• 打开新建的omp_test文件后，按快捷键⌘,启动设置，在“构建、执行、部署”下的“工具链”中进行替换：

/usr/bin/gcc						# C编译器
/usr/bin/g++						# C++编译器

• 退出设置后，在打开新建的main.cpp，在左侧项目中找到CMakeLists.txt，将以下内容进行替换：

cmake_minimum_required(VERSION 3.24)
project(omp_test)

set(CMAKE_C_COMPILER "/usr/bin/gcc") #这里写你的gcc路径
set(CMAKE_CXX_COMPILER "/usr/bin/g++") #这里写你的g++路径
set(OPENMP_LIBRARIES "/opt/homebrew/Cellar/libomp/16.0.0/lib") #这里写你的libomp路径, 通过brew安装的默认地址
set(OPENMP_INCLUDES "/opt/homebrew/Cellar/libomp/16.0.0/include")#这里写你的libomp路径

message("here")
message("${CMAKE_CXX_COMPILER}")

OPTION (USE_OpenMP "Use OpenMP to enable <omp.h>" ON)

# Find OpenMP
if(APPLE AND USE_OpenMP)
    if(CMAKE_C_COMPILER_ID MATCHES "Clang")
        set(OpenMP_C "${CMAKE_C_COMPILER}")
        set(OpenMP_C_FLAGS "-Xpreprocessor -fopenmp -lomp -Wno-unused-command-line-argument")
        set(OpenMP_C_LIB_NAMES "libomp" "libgomp" "libiomp5")
        set(OpenMP_libomp_LIBRARY ${OpenMP_C_LIB_NAMES})
        set(OpenMP_libgomp_LIBRARY ${OpenMP_C_LIB_NAMES})
        set(OpenMP_libiomp5_LIBRARY ${OpenMP_C_LIB_NAMES})
    endif()
    if(CMAKE_CXX_COMPILER_ID MATCHES "Clang")
        set(OpenMP_CXX "${CMAKE_CXX_COMPILER}")
        set(OpenMP_CXX_FLAGS "-Xpreprocessor -fopenmp -lomp -Wno-unused-command-line-argument")
        set(OpenMP_CXX_LIB_NAMES "libomp" "libgomp" "libiomp5")
        set(OpenMP_libomp_LIBRARY ${OpenMP_CXX_LIB_NAMES})
        set(OpenMP_libgomp_LIBRARY ${OpenMP_CXX_LIB_NAMES})
        set(OpenMP_libiomp5_LIBRARY ${OpenMP_CXX_LIB_NAMES})
    endif()
endif()

if(USE_OpenMP)
    find_package(OpenMP REQUIRED)
endif(USE_OpenMP)


if (OPENMP_FOUND)
    include_directories("${OPENMP_INCLUDES}")
    link_directories("${OPENMP_LIBRARIES}")
    set (CMAKE_C_FLAGS "${CMAKE_C_FLAGS} ${OpenMP_C_FLAGS}")
    set (CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_CXX_FLAGS} ${OpenMP_CXX_FLAGS}")
endif(OPENMP_FOUND)

add_executable(omp_test main.cpp)

• 注意，在CMake文件中，

set(OPENMP_LIBRARIES "/opt/homebrew/Cellar/libomp/16.0.0/lib") #这里写你的libomp路径, 通过brew安装的默认地址
set(OPENMP_INCLUDES "/opt/homebrew/Cellar/libomp/16.0.0/include")#这里写你的libomp路径

以上路径可以在终端，通过输入brew info libomp获得，获得方式可见【2 安装llvm和libomp】以及【4 编译过程注意事项】

• 第二行的project(omp_test)，括号里的就是你最开始创建的文件夹的名字

• 最后一行的add_executable(omp_test main.cpp)，括号里，第一个是文件夹名字，第二个是要执行的c或cpp文件的名字。

• 至此，环境搭建正式成功（撒花！！！！）

7 编写第一个OpenMP程序

• 将以下代码粘贴至创造的c或cpp文件中：

#include <stdio.h>
#include <omp.h>

int main(){
#pragma omp parallel sections
    {
    #pragma omp section
        for(int i = 0;i < 5;++ i){
            printf("section i:iteration %d by thread no.%dn", i, omp_get_thread_num());
        }
    #pragma omp section
        for(int j = 0;j < 5;++ j){
            printf("section j:iteration %d by thread no.%dn", j, omp_get_thread_num());
        }
    }
    return 0;
}

• 右键，运行‘main’，出现结果：

section i:iteration 0 by thread no.0
section i:iteration 1 by thread no.0
section i:iteration 2 by thread no.0
section i:iteration 3 by thread no.0
section i:iteration 4 by thread no.0
section j:iteration 0 by thread no.1
section j:iteration 1 by thread no.1
section j:iteration 2 by thread no.1
section j:iteration 3 by thread no.1
section j:iteration 4 by thread no.1

• 编译成功！

8 后言

当我在CLion中能够include一个不带绝对地址优雅的header时，我奇迹般发现在终端利用vim编写的也能不用带绝对地址的头文件了，好神奇，现在还不知道是因为什么。

配置完CLion后我从新整理心情尝试能够攻克一直无法在Xcode上配置环境的obstacle，真是可恶啊还是fail掉了，再修炼一会儿看看能不能处理掉这个麻烦。（其实Xcode很好用，只是体量特别壮硕，有好多现在还用不上但是不得不安装的东西。）

其实过程中遇到了很多问题都还没有解决，希望大家能够多多指正！

9 引用/参考

在mac OS下安装并使用OpenMP

MacOS配置OpenMP多线程并行程序开发环境步骤（完整版

MacOS 配置Clion的C/C++环境的详细步骤及mac终端报错问题解决（完整版）

在mac系统下使用clion编译运行openmp项目