我认为你的一些问题比其他问题更重要，你的一些重点是错误的。在追求开销时，您有使程序无法维护的危险。编写一个通用程序并将多余的精力放在更有趣的地方更容易。我为这样的自以为是而道歉。

如果语句。从严格的编程角度来看，在代码中包含大的 if-else 块是没有问题的。如果您的代码正确，那有什么关系？另一方面，如果您没有正确获取代码，则会出现问题。在if-else 块的情况下，程序的执行可以采用大约条不同的路径。并行性支持（条路径）的选择不是您的程序将做出的唯一选择。这些路径可能有不同的结果/行为（如果你不这么认为，你可能无法确定），这意味着你必须确保这些路径中的每一个都正常工作，这需要大量的测试。$n$$2^n$$4$

因此，典型的建议是尽量减少可以通过您的程序采用的不同路径的数量。数量越少，需要检查的就越少。

串行/OMP/MPI/OMP+MPI。编写同一个程序的四个不同版本，它们都需要功能相同，这听起来像是一个愚蠢的想法。这并非不可能，但为什么呢？确保它们完全一样工作的额外努力被浪费了。尝试最大化它们之间共享的代码量，尤其是数学复杂的代码。把额外的精力花在有趣的事情上。

开销。在一个数值密集型程序中，调用几个函数的开销相对于计算工作来说绝对是微不足道的，而“不需要通信”的开销几乎为零。我不会担心一些函数调用。这在未优化的紧密内部循环中很重要，但对于 API 调用，这不是考虑因素。

MPI。我不知道如何轻松地编写一个程序，使完全相同的程序可以轻松地在 MPI 和没有任何 MPI 的情况下编译和工作。尝试使用 ifdef 隐藏所有 MPI 调用可能需要付出太多努力。

一种方法是拥有两个程序，MPI 和非 MPI，它们依赖于相同的核心数学例程。另一种方法是确保串行版本与在单个进程中运行的 MPI 版本相同。您需要注意的唯一开销是设置 MPI 环境的开销：您需要确保它不包含在计算、MPI 或非 MPI 的任何计时结果中。“通信字节”的开销应该为零。$0$

开放MP。考虑到 OpenMP 的并行性有多少是通过编译器编译指示访问的，而不是显式的 API 调用，许多 OpenMP 程序将在有或没有 OpenMP 支持的情况下进行编译。用 ifdefs 隐藏 OpenMP API 调用也可能不值得：只用一个线程运行程序。

当您说您需要四个代码时，您的描述中的某些内容听起来不对劲。你可能想从你的导师那里得到澄清。

为任何“OMP_NUM_THREADS=n mpiexec -np m”调用产生正确结果的 MPI+OpenMP 代码是否能满足您的任务？这将允许在运行时从单个二进制文件进行串行、并行、多线程和混合操作。

为简单起见，假设您有一个 1D 问题，并在 N 个网格点上对其进行离散化。您的代码将有一堆从 1 到 N 的循环来执行模板操作——假设您没有进行隐式时间步进，因为解决线性系统直接使故事变得相当复杂。

通过这种设置，串行、OpenMP 和 MPI 版本看起来非常相似。

• 您的串行版本将具有从 1 到 N 的循环。
• 您的 OpenMP 版本具有完全相同的循环，不同之处在于它们是并行的。
• 有趣的是，MPI 版本仍然具有相同的循环，但现在您的 1..N 空间被划分为您的处理器

好的？因此，在所有三种情况下，您的大部分代码看起来都是一样的。现在对于 MPI 案例，这是一个困难的案例。你的大循环在进程中被划分，所以你会认为一个进程获得索引 100-200 例如。是的，但只是在比喻意义上。使用 MPI，每个进程都是独立的，因此它认为它的地址为 0-100，您需要根据需要将其转换回全局编号。

MPI 的真正问题是，当您应用模板时，您可能需要一些存在于另一个进程上的数组组件。上例中的元素 99 和 201。这就是您需要在执行模板代码之前执行一些发送和接收操作的地方。

所以你只有一个代码。你能用三种方式编译它吗？是的，只是通过它洒一些#ifdef指令。那部分很简单。