具有灵活大小的结构的MPI派生数据类型

Yifan Lai

我正在尝试使用C ++发送/接收如下所示的数据结构:

/* 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];
};

由于MandN在运行时是恒定的,因此我可以做到MPI_Type_create_struct(),并且新的数据类型在整个过程中都很好。

我的问题是如何实现如上所述的数据结构。

std::vector<> 无法使用,因为它不是串行的。

柔性阵列成员像[][0]在C ++未定义的行为,和它不工作为两个的MN

因此,我不得不使用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;

我测试了上面的代码,它似乎可以正常工作,但是我不确定我是否正在执行实际上未定义的行为。特别:

  1. 它是确定使用sizeof()MPI_Type_create_struct()我发现使用了一些示例MPI_Type_get_extent(),但我不知道有什么区别。

  2. 我不确定将新数据类型存储在static成员中是否是一个好主意我发现的示例将其作为参数传递了出去。是否有任何特定原因要这样做?

  3. 如果此方法可移植,我也会感到困惑。希望它应该像struct基于方法一样可移植,但是也许我遗漏了一些东西?

v

如果此方法可移植,我也会感到困惑。我希望它应该与基于结构的方法一样可移植,但是也许我遗漏了一些东西?

1.假设不是,doubleint您有一些类型AB然后可能会发生类型错误的对象B,您 As之后立即为其分配了空间,该对象类型未对齐。在某些架构上,尝试访问此类对象(例如,int在(4N + 2)字节边界处)将导致总线错误因此,通常情况下,您必须确保在第一个B对象之前进行正确的填充当您使用struct编译器时,它会为您完成。

2.访问方式buffer为UB。本质上,您正在执行此操作:

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

这里的问题是,有没有类型的对象double,并int*bar*foo您可以使用placement创建它们new

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

请参考这个问题

对于数组,可以使用std::uninitialized_default_construct构造给定范围内的对象。

我不确定将新数据类型存储在静态成员中是否是一个好主意。我发现的示例将其作为参数传递了出去。是否有任何特定原因要这样做?

如果NM是静态的,则使其packageType也静态似乎很好如果您只有一种类型的PackagefixedNM,则可能希望避免MPI_Type_create_struct每次构造a时都调用Package以创建基本相同的MPI数据类型。

但是这种设计看起来并不好:应该initialize()在进行首次构造之前先打电话可能您可以创建一个工厂,该工厂首先创建MPI数据类型,然后Package根据用户要求使用类似的内容进行构造Package make_package()然后,每个工厂可以具有自己的非静态NM

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