MPI广播自动类型变量

Question

我正在开发一款生成C++代码的编译器。在以下情况下：

MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &rank);
if(rank == 0){
    auto i = function();
    // do something
    MPI_Bcast(&i, 1, MPI_INT, 0, MPI_COMM_WORLD);
}
else{
    auto i;
    MPI_Bcast(&i, 1, MPI_INT, 0, MPI_COMM_WORLD);
    cout << i;
}

变量“i”的类型在编译时确定，MPI是否有一种通用类型可以广播此类变量？如果没有，我该如何广播这些变量？而且，由于简单地声明auto i;是不允许的，所以我应该如何接收这些变量。

- Nitin Labhishetty

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实际上，i 的 类型 在 编译时 就已知。 - Bathsheba

感谢指出，已进行修改。 - Nitin Labhishetty

现在它不起作用，因为auto i没有被初始化为任何值（这就是为什么类型在编译时已知） - eduffy

没错！在 else 块内声明 i 的解决方案是什么？ - Nitin Labhishetty

i的类型是function()的返回类型。 - eduffy

在 else 块中，使用 decltype(function()) i;。例如，auto mdt = boost::mpi::get_mpi_datatype(i); 与 MPI_Bcast((void*)(&i),..., mdt, ...); 结合使用（详见我的答案）。 - Daniel Langr

Answer 1

您可以使用模板来返回所需的信息：

#include <mpi.h>
#include <iostream>

int function() {
    int r;
    MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &r);
    return r;
}

struct typecount {
    MPI_Datatype mpitype;
    int count;
};

template<typename T> typecount gettypecount(T t) { typecount tc={ MPI_BYTE, sizeof(T) }; return tc; };
template<> typecount gettypecount(int t) { typecount tc={ MPI_INT, 1 }; return tc; };
template<> typecount gettypecount(double t) { typecount tc={ MPI_DOUBLE, 1 }; return tc; };
template<> typecount gettypecount(char t) { typecount tc={ MPI_CHAR, 1 }; return tc; };

int main(int argc, char **argv) {
    int rank;

    MPI_Init(&argc, &argv);
    MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &rank);
    if (rank == 0){
        auto i = function();
        const typecount tmap = gettypecount(i);
        MPI_Bcast(&i, tmap.count, tmap.mpitype, 0, MPI_COMM_WORLD);
    }
    else{
        decltype(function()) i = 0;
        const typecount tmap = gettypecount(i);
        MPI_Bcast(&i, tmap.count, tmap.mpitype, 0, MPI_COMM_WORLD);
        std::cout << i << std::endl;
    }

    MPI_Finalize();
    return 0;
}

运行结果为：

$ mpicxx -o typetest typetest.cxx  --std=c++11 -Wc++11-extensions -Wall
$ mpirun -np 4 ./typetest
0
0
0

- Jonathan Dursi

Answer 2

您可以使用boost::mpi::get_mpi_datatype()，如下所示：

#include <boost/mpi/datatype.hpp>
...
decltype(function()) i; // or, maybe: typename std::decay<decltype(function())>::type i;
if (rank == 0)
   i = function();
auto mdt = boost::mpi::get_mpi_datatype(i);
MPI_Bcast((void*)(&i), 1, mdt, 0, MPI_COMM_WORLD);

对于自定义类型，可以通过以下模式轻松定义此类函数：

static MPI_Datatype mpi_custom_type; // initialized somewhere

template <typename T>
struct get_mpi_datatype_t;

// specialization for particular types:
template <>
struct get_mpi_datatype_t<unsigned char> {
   static const MPI_Datatype value = MPI_UNSIGNED_CHAR;
};
template <>
struct get_mpi_datatype_t<unsigned short> {
   static const MPI_Datatype value = MPI_UNSIGNED_SHORT;
};
template <>
struct get_mpi_datatype_t<custom_type> {
   static const MPI_Datatype& value = mpi_custom_type;
};
...
template <typename T>
MPI_Datatype get_mpi_datatype(const T& arg) {
   return get_mpi_datatype_t<T>::value;
}
template <typename T>
MPI_Datatype get_mpi_datatype() {
   return get_mpi_datatype(T());
}

或者，使用Boost库：

template <typename T>
struct get_mpi_datatype_t {
   static const MPI_Datatype value = boost::mpi::get_mpi_datatype<T>();
};
// specialization for custom types only:
template <>
struct get_mpi_datatype_t<custom_type> {
   static const MPI_Datatype& value = mpi_custom_type;
};
...

顺便说一下，Boost MPI 是一个非常好用且实用的库，但如果您需要在许多不同的 HPC 系统上使用不同的编译器和 MPI 实现，那么有时可能会很难使用/维护。上述解决方案的优点在于它不需要链接 boost_mpi 库，只需要包含 boost/mpi/datatype.hpp 头文件即可。

- Daniel Langr

Answer 3

我建议使用Boost.MPI。它提供了Jonathan Dursi在其原生MPI类型的broadcast(...)模板中所解释的抽象。此外，还有许多非常方便的C++抽象用于MPI。

- Zulan

Answer 4

你可以尝试这样做：

 MPI_Bcast(&i, sizeof(i), MPI_BYTE, 0, MPI_COMM_WORLD);

- eduffy

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这不是一个选项，因为它完全绕过了MPI类型系统，因此程序在异构平台上无法按预期运行，并且无法使用MUST等工具检查其正确性。 - Hristo Iliev