MPI派生数据类型发送接收，降低发送时间

客官°小女子只卖身不卖艺 2022-04-01 03:18 355阅读 0赞

## 简述 ##

在很多并行计算问题中，最消耗时间的其实是在进程间交互的情况。  
所以，如果能降低在进程间的交互速度，那绝对是有帮助的。这就是学MPI派生数据类型的原因。

## 派生数据类型 ##

*  非常繁琐… 但是也没办法啦

派生部分的代码和注释

// 创建自定义数据类型
    	// { int[3], double[5], char };
    	// MPI_Aint 存地址
    	MPI_Aint intarr_p, doublearr_p, c_p; 
    	int intarr[3]; 
    	double doublearr[5];
    	char c;
    	// 获取各个元素之间的相对地址
    	MPI_Get_address(intarr, &intarr_p);
    	MPI_Get_address(doublearr, &doublearr_p);
    	MPI_Get_address(&c, &c_p);  // 注意注意使用指针
    	// 计算偏移值数组
    	MPI_Aint displacement[3] = { 
    		0, // 第一个偏移值为0
    		doublearr_p - intarr_p,
    		c_p - intarr_p
    	};
    	// 定义各个部分的类型
    	int types[3] = {  MPI_INT, MPI_DOUBLE, MPI_CHAR };
    	// 每个部分的长度
    	int blockLength[3] = {  3, 5, 1 };
    	// 新定义类型
    	MPI_Datatype newtype;
    	MPI_Type_create_struct(
    		3,  // 三个元素 { int[3], double[5], char };
    		blockLength, // 分块长度
    		displacement, // 偏移值
    		types, // 类型
    		&newtype // 类型指针
    	);
    	// 提交新类型
    	MPI_Type_commit(&newtype);

但是再用完之后，记得free掉，会占用空间的

// 释放类型空间
    MPI_Type_free(&newtype);

这里，我们在0号进程生成数据，然后发给1号进程。

// Test
    	if (my_rank == 0) { 
    		for (int i = 0; i < 3; ++i) intarr[i] = i + 1;
    		for (int i = 0; i < 5; ++i) doublearr[i] = i * 0.1;
    		c = 'c';
    		MPI_Send(intarr, 1, newtype, 1, 0, MPI_COMM_WORLD);
    	}
    	else { 
    		MPI_Recv(intarr, 1, newtype, 0, 0, MPI_COMM_WORLD, MPI_STATUS_IGNORE);
    		for (int i = 0; i < 3; ++i) cout << intarr[i] << " ";
    		cout << endl;
    		for (int i = 0; i < 5; ++i) cout << doublearr[i] << " ";
    		cout << endl;
    		cout << c << endl;
    	}

效果也确实如我们所预料的那样

PS D:\Code\C++\repo\MPITest\x64\Debug> mpiexec -n 2 ./MPITest.exe
    1 2 3
    0 0.1 0.2 0.3 0.4
    c
    PS D:\Code\C++\repo\MPITest\x64\Debug>

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2ExOTk5MDQxMg_size_16_color_FFFFFF_t_70]

## 完整代码 ##

#include <mpi.h>
    #include <stdio.h>
    #include <string>
    #include <string.h>
    #include <iostream>
    using namespace std;
    #pragma warning(disable : 4996)
    const int MAX_STRING = 100;
    
    #define FUN(x) (x * x)
    
    int main(int argc, char **argv) { 
    	int comm_sz;
    	int my_rank;
    	MPI_Init(NULL, NULL);
    	MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD, &comm_sz);
    	MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &my_rank);
    	
    	if (comm_sz != 2) return 0;
    
    	// 创建自定义数据类型
    	// { int[3], double[5], char };
    	// MPI_Aint 存地址
    	MPI_Aint intarr_p, doublearr_p, c_p; 
    	int intarr[3]; 
    	double doublearr[5];
    	char c;
    	// 获取各个元素之间的相对地址
    	MPI_Get_address(intarr, &intarr_p);
    	MPI_Get_address(doublearr, &doublearr_p);
    	MPI_Get_address(&c, &c_p);  // 注意注意使用指针
    	// 计算偏移值数组
    	MPI_Aint displacement[3] = { 
    		0, // 第一个偏移值为0
    		doublearr_p - intarr_p,
    		c_p - intarr_p
    	};
    	// 定义各个部分的类型
    	int types[3] = {  MPI_INT, MPI_DOUBLE, MPI_CHAR };
    	// 每个部分的长度
    	int blockLength[3] = {  3, 5, 1 };
    	// 新定义类型
    	MPI_Datatype newtype;
    	MPI_Type_create_struct(
    		3,  // 三个元素 { int[3], double[5], char };
    		blockLength, // 分块长度
    		displacement, // 偏移值
    		types, // 类型
    		&newtype // 类型指针
    	);
    	// 提交新类型
    	MPI_Type_commit(&newtype);
    
    	// Test
    	if (my_rank == 0) { 
    		for (int i = 0; i < 3; ++i) intarr[i] = i + 1;
    		for (int i = 0; i < 5; ++i) doublearr[i] = i * 0.1;
    		c = 'c';
    		MPI_Send(intarr, 1, newtype, 1, 0, MPI_COMM_WORLD);
    	}
    	else { 
    		MPI_Recv(intarr, 1, newtype, 0, 0, MPI_COMM_WORLD, MPI_STATUS_IGNORE);
    		for (int i = 0; i < 3; ++i) cout << intarr[i] << " ";
    		cout << endl;
    		for (int i = 0; i < 5; ++i) cout << doublearr[i] << " ";
    		cout << endl;
    		cout << c << endl;
    	}
    
    	// 释放类型空间
    	MPI_Type_free(&newtype);
    	MPI_Finalize();
    }

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