C++异步数据交换实现方法介绍

异步数据交换，除了阻塞函数 send() 和 recv() 之外，Boost.MPI 还支持与成员函数 isend() 和 irecv() 的异步数据交换。名称以 i 开头，表示函数立即返回。

示例 47.7。使用 irecv() 异步接收数据

#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

示例 47.7 使用阻塞函数 send() 发送字符串“Hello, world!”但是，数据是通过异步函数 irecv() 接收的。此成员函数需要与 recv() 相同的参数。不同之处在于，当 irecv() 返回时，无法保证在 s 中已收到数据。

irecv() 返回类型为 boost::mpi::request 的对象。您可以调用 test() 来检查是否已收到数据。此成员函数返回一个布尔值。您可以根据需要随时调用 test()。因为 irecv() 是一个异步成员函数，所以第一次调用可能会返回 false，而第二次调用会返回 true。这意味着异步操作在两次调用之间完成。

示例 47.7 仅调用 test() 一次。如果在 s 中接收到数据，则将变量写入标准输出流。如果没有收到数据，则使用 cancel() 取消异步操作。

如果多次运行示例 47.7，有时会出现 Hello, world!显示，有时没有输出。结果取决于是否在调用 test() 之前接收到数据。

示例 47.8。使用 wait_all() 等待多个异步操作

#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);
  }
}

您可以多次调用 boost::mpi::request 上的 test() 来检测异步操作何时完成。但是，您也可以像示例 47.8 中那样调用阻塞函数 boost::mpi::wait_all()。 boost::mpi::wait_all() 是一个阻塞函数，但好处是可以等待多个异步操作完成。 boost::mpi::wait_all() 在它等待的所有异步操作都已完成时返回。

在示例 47.8 中，等级为 1 的进程发送“Hello, world!”以及排名 2 的过程“你好，月亮！”由于接收数据的顺序无关紧要，因此排名为 0 的进程调用 irecv()。由于程序只会在所有异步操作完成并接收到所有数据时生成输出，因此类型 boost::mpi::request 的返回值被传递给 boost::mpi::wait_all()。因为 boost::mpi::wait_all() 需要两个迭代器，所以 boost::mpi::request 类型的对象存储在一个数组中。开始和结束迭代器被传递给 boost::mpi::wait_all()

Boost.MPI 提供了额外的函数，您可以使用它们来等待异步操作的完成。 boost::mpi::wait_any() 在恰好一个异步操作完成时返回，boost::mpi::wait_some() 在至少一个异步操作完成时返回。这两个函数都返回一个 std::pair 指示哪个或哪些操作已完成。

boost::mpi::test_all()、boost::mpi::test_any() 和 boost::mpi::test_some() 通过一次调用测试多个异步操作的状态。这些函数是非阻塞的并立即返回。