C++非同步資料交換實現方法介紹

2022-11-21 14:00:58

非同步資料交換，除了阻塞函數 send() 和 recv() 之外，Boost.MPI 還支援與成員函數 isend() 和 irecv() 的非同步資料交換。名稱以 i 開頭，表示函數立即返回。

範例 47.7。使用 irecv() 非同步接收資料

#include <boost/mpi.hpp>
#include <boost/serialization/string.hpp>
#include <string>
#include <iostream>
int main(int argc, char *argv[])
{
  boost::mpi::environment env{argc, argv};
  boost::mpi::communicator world;
  if (world.rank() == 0)
  {
    std::string s;
    boost::mpi::request r = world.irecv(boost::mpi::any_source, 16, s);
    if (r.test())
      std::cout << s << 'n';
    else
      r.cancel();
  }
  else
  {
    std::string s = "Hello, world!";
    world.send(0, 16, s);
  }
}

Example47.7

範例 47.7 使用阻塞函數 send() 傳送字串“Hello, world!”但是，資料是通過非同步函數 irecv() 接收的。此成員函數需要與 recv() 相同的引數。不同之處在於，當 irecv() 返回時，無法保證在 s 中已收到資料。

irecv() 返回型別為 boost::mpi::request 的物件。您可以呼叫 test() 來檢查是否已收到資料。此成員函數返回一個布林值。您可以根據需要隨時呼叫 test()。因為 irecv() 是一個非同步成員函數，所以第一次呼叫可能會返回 false，而第二次呼叫會返回 true。這意味著非同步操作在兩次呼叫之間完成。

範例 47.7 僅呼叫 test() 一次。如果在 s 中接收到資料，則將變數寫入標準輸出流。如果沒有收到資料，則使用 cancel() 取消非同步操作。

如果多次執行範例 47.7，有時會出現 Hello, world!顯示，有時沒有輸出。結果取決於是否在呼叫 test() 之前接收到資料。

範例 47.8。使用 wait_all() 等待多個非同步操作

#include <boost/mpi.hpp>
#include <boost/serialization/string.hpp>
#include <string>
#include <iostream>
int main(int argc, char *argv[])
{
  boost::mpi::environment env{argc, argv};
  boost::mpi::communicator world;
  if (world.rank() == 0)
  {
    boost::mpi::request requests[2];
    std::string s[2];
    requests[0] = world.irecv(1, 16, s[0]);
    requests[1] = world.irecv(2, 16, s[1]);
    boost::mpi::wait_all(requests, requests + 2);
    std::cout << s[0] << "; " << s[1] << 'n';
  }
  else if (world.rank() == 1)
  {
    std::string s = "Hello, world!";
    world.send(0, 16, s);
  }
  else if (world.rank() == 2)
  {
    std::string s = "Hello, moon!";
    world.send(0, 16, s);
  }
}

您可以多次呼叫 boost::mpi::request 上的 test() 來檢測非同步操作何時完成。但是，您也可以像範例 47.8 中那樣呼叫阻塞函數 boost::mpi::wait_all()。 boost::mpi::wait_all() 是一個阻塞函數，但好處是可以等待多個非同步操作完成。 boost::mpi::wait_all() 在它等待的所有非同步操作都已完成時返回。

在範例 47.8 中，等級為 1 的程序傳送“Hello, world!”以及排名 2 的過程“你好，月亮！”由於接收資料的順序無關緊要，因此排名為 0 的程序呼叫 irecv()。由於程式只會在所有非同步操作完成並接收到所有資料時生成輸出，因此型別 boost::mpi::request 的返回值被傳遞給 boost::mpi::wait_all()。因為 boost::mpi::wait_all() 需要兩個迭代器，所以 boost::mpi::request 型別的物件儲存在一個陣列中。開始和結束迭代器被傳遞給 boost::mpi::wait_all()

Boost.MPI 提供了額外的函數，您可以使用它們來等待非同步操作的完成。 boost::mpi::wait_any() 在恰好一個非同步操作完成時返回，boost::mpi::wait_some() 在至少一個非同步操作完成時返回。這兩個函數都返回一個 std::pair 指示哪個或哪些操作已完成。

boost::mpi::test_all()、boost::mpi::test_any() 和 boost::mpi::test_some() 通過一次呼叫測試多個非同步操作的狀態。這些函數是非阻塞的並立即返回。

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