Производный тип данных MPI для структуры с гибким размером - PullRequest
Новая
       17

Производный тип данных MPI для структуры с гибким размером

1 голос
/ 04 июня 2019

Я пытаюсь отправить / recv в C ++ структуру данных, которая выглядит следующим образом: 

/* PSEUDOCODE */
const int N = getN(); // not available at compile time
const int M = getM();
struct package{
    int    foo;
    double bar;
    /* I know array members do not work this way,
       this is pseudocode. */
    int    flop[N];
    double blep[M];
};

Поскольку M и N являются постоянными во время выполнения, я могу сделать MPI_Type_create_struct(), и новый тип данных будет хорошим во всем.

Мой вопрос заключается в том, как реализовать структуру данных, как описано выше.

std::vector<> не будет работать, потому что он не последовательный.

Гибкие члены массива, такие как [] или [0], имеют неопределенное поведение в c ++ и не работают для двух из M и N.

Так что вместо этого я должен использовать malloc(): 

class Package {
public:
  // in buffer[]: bar, blep[], foo, flop[]
  // in that order and one directly follows another.
  Package():
    buffer((double*) malloc((M + 1) * sizeof(double) + 
                            (N + 1) * sizeof(int))),
    bar(buffer), blep(buffer + 1),
    foo((int*) (blep + M)),
    flop(foo + 1) {}
  ~Package(){
    free(buffer);
  }

  // construct / free the derived datatype
  static void initialize(unsigned inN, unsigned inM) {
    N = inN;
    M = inM;
    MPI_Aint offsets[2] = {0, (int)(sizeof(double)) * (M + 1)};
    int      blocks[2]  = {M + 1, N + 1};
    MPI_Datatype types[2] = {MPI_DOUBLE, MPI_INT};
    MPI_Type_create_struct(2, blocks, offsets, types, &packageType);
    MPI_Type_commit(&packageType);
  }
  static void finalize() {
    MPI_Type_free(&packageType);
  }

  int send(int rank, int tag) {
    return MPI_Send(buffer, 1, packageType, 
                    rank, tag, MPI_COMM_WORLD);
  }
  int recv(int rank, int tag) {
    return MPI_Recv(buffer, 1, packageType, 
                    rank, tag, MPI_COMM_WORLD, 
                    MPI_STATUS_IGNORE);
  }
private:
  double * buffer;

  static int M;
  static int N;
  static MPI_Datatype packageType;
public:
  // interface variables
  double * const bar;
  double * const blep;
  int    * const foo;
  int    * const flop;
};

int Package::N = 0;
int Package::M = 0;
MPI_Datatype Package::packageType = MPI_CHAR;

Я протестировал приведенный выше код, и он, кажется, работает должным образом, но я не уверен, что делаю что-то, что на самом деле является неопределенным поведением. В частности:

  1. Можно ли использовать sizeof() для MPI_Type_create_struct()? Некоторые примеры, которые я нахожу, используют MPI_Type_get_extent(), и я понятия не имею, в чем разница.

  2. Я не уверен, стоит ли сохранять новый тип данных в элементе static. Примеры, которые я нашел, вместо этого передают как аргумент. Есть ли какая-то конкретная причина для этого?

  3. Я также запутался, если этот метод является переносимым. Я надеюсь , что он должен быть таким же переносимым, как struct основанные методы, но, возможно, я что-то упустил?

1 Ответ

2 голосов
/ 04 июня 2019

Я также запутался, если этот метод является переносимым.Я надеюсь, что он должен быть таким же переносимым, как и методы, основанные на структуре, но, возможно, я что-то упустил?

1.Предположим, что вместо double и int у вас есть несколько типов A и B.Тогда может случиться так, что объект типа B, для которого вы выделите пространство сразу после A s, будет смещен.На некоторых архитектурах, пытающихся получить доступ к такому объекту (например, int на границе (4N + 2) -байтов), вызовет Ошибка шины .Таким образом, в общем случае вы должны обеспечить правильное заполнение перед первым B объектом.Когда вы используете struct, компилятор сделает это за вас.

2.Способ доступа к buffer - UB.По сути, вы делаете это: 

double* buffer = reinterpret_cast<double*>(malloc(...));
double* bar = buffer;
int* foo = reinterpret_cast<int*>(buffer + 1);

do_something(buffer);
double bar_value = *bar; // This is UB
int foo_value = *foo;    // This is UB, too

Проблема здесь в том, что нет объектов типа double и int в *bar и *foo.Вы можете создать их, используя размещение new: 

char* buffer = reinterpret_cast<char*>(malloc(...));
double* bar = new(buffer) double;
int* foo = new(buffer + sizeof(double)) int;

Пожалуйста, обратитесь к этот вопрос .

Для массивов вы можете использовать std::uninitialized_default_construct, который создает объекты взаданный диапазон.

Я не уверен, стоит ли сохранять новый тип данных в статическом элементе.Примеры, которые я нашел, вместо этого приводят в качестве аргумента.Есть ли какая-либо конкретная причина для этого?

Если N и M являются статическими, то, похоже, packageType также может быть статичным.Если у вас есть только один тип Package с фиксированными N и M, вам, вероятно, следует избегать вызова MPI_Type_create_struct каждый раз, когда вы создаете Package для создания по существу того же типа данных MPI.

Но этот дизайн не выглядит хорошо: нужно позвонить initialize() перед первым строительством.Возможно, вы можете создать фабрику, которая сначала создаст тип данных MPI, а затем создаст Package по запросу пользователя с чем-то вроде Package make_package().Тогда у каждой фабрики могут быть свои нестатические N и M.

...