CUDA 开发必备的 C/C++ 语法

对于拥有其他语言经验、但初次接触 C/C++ 并准备开始 CUDA 编程的开发者来说，理解一些关键的 C/C++ 语法和编程模型将大有裨益。CUDA 实际上是在 C++ 基础上扩展而来的并行编程接口，因此在编写 CUDA 程序之前掌握这些要点能帮助我们更顺利地过渡到 GPU 编程。

C/C++ 在 CUDA 编程中的作用

CUDA 使用 C/C++ 作为编程基础语言。CUDA 源代码（通常使用 .cu 扩展名）会由 NVIDIA 提供的编译器 nvcc 按照 C++ 语法规则进行编译[](https://developer.nvidia.com/zh-cn/blog/cuda-programming-model-interface-cn/#:~:text=编译器前端根据 C%2B%2B 语法规则处理 CUDA 源文件。,C%2B%2B。但是，设备代码仅完全支持 C%2B%2B 的一个子集，如 C%2B%2B 语言支持中所述。)。这意味着主机（Host）端代码可以使用完整的 C++ 功能，而设备（Device）端代码（内核函数等）则受到一定限制，只支持 C++ 的一个子集[](https://developer.nvidia.com/zh-cn/blog/cuda-programming-model-interface-cn/#:~:text=编译器前端根据 C%2B%2B 语法规则处理 CUDA 源文件。,C%2B%2B。但是，设备代码仅完全支持 C%2B%2B 的一个子集，如 C%2B%2B 语言支持中所述。)。在实际编程中：

内核函数定义： CUDA 内核（__global__ 函数）本质上是特殊标记的 C++ 函数，使用<<<>>>语法启动。这些函数运行在 GPU 上，但由 C++ 编写和调用。
指针操作： CUDA 编程经常需要使用指针来管理内存，例如通过指针传递主机和设备的数据地址，以及在内核中通过指针访问数组元素。
头文件组织： 和常规 C/C++ 项目一样，CUDA 工程通常使用头文件 (.h) 声明函数、内核和数据结构，在 .cu 源文件中实现它们。良好的头文件组织有助于将 CUDA 相关代码与其他 C/C++ 代码混合编译。

简而言之，CUDA 开发离不开 C/C++ 基础：你需要用 C/C++ 来编写 CPU 端控制逻辑，用扩展的 C++ 来编写 GPU 内核代码 [*](https://developer.nvidia.com/zh-cn/blog/cuda-programming-model-interface-cn/#:~:text=编译器前端根据 C%2B%2B 语法规则处理 CUDA 源文件。,C%2B%2B。但是，设备代码仅完全支持 C%2B%2B 的一个子集，如 C%2B%2B 语言支持中所述。)。下面我们来梳理一些 CUDA 编程前必须掌握的 C/C++ 核心语法。

数据类型与变量

C/C++ 提供了丰富的基本数据类型用于声明变量。常见的数据类型及用途包括：

int： 整型，一般占用32位，用于循环计数、数组索引等。
float： 单精度浮点数（32位），CUDA 中常用来表示GPU上的实数计算。
double： 双精度浮点数（64位），在需要更高精度的计算时使用（注意某些GPU对其计算性能较低）。
char： 字符类型（1字节），可用于存储字符或小整数。
bool： 布尔类型，取值为true或false。

在 C/C++ 中声明变量需要指定类型，例如：

int a = 10;
float b = 3.14f;
double c = 3.14159;
char d = 'A';
bool flag = true;

上述代码定义了不同类型的变量并赋初值。在 CUDA 编程中，我们会经常看到诸如 int N; float *x; 等变量声明，用于设置数组大小 (N) 或定义指向数据的指针 (x) 等。例如，在编写内核函数参数时，需要指明类型（如 int n, float a），以让编译器知道数据的大小和含义。

指针与数组的关系，指针算术

指针是 C/C++ 中的独特概念，用于保存内存地址。数组与指针关系密切：在大多数表达式中，数组名为指向其第一个元素的指针。这意味着我们可以用指针来遍历或操作数组。

Ge Yuxu • AI & Engineering

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