c - 在 C 中使用 MPI_Type_create_struct() 传输包含动态数组的结构

Question

概述:我正在测试使用 MPI_Type_create_struct() 创建的数据类型是否正确，因此会发送正确的值。我无法将存储在数组中的值传输到其他处理器上。我认为这可能是每个结构体绑定(bind)中数组的内存地址以及用于创建数据类型 mpibound 的数组索引[]中存储的偏移量的问题。

问题: 我正在使用 MPI 开发一个程序，我的最终目标是使用 MPI_Gatherv() 从下面声明的名为“bound”的结构数组中收集值。

struct bound {
   int      n;
   char*    name;
   double*  lat;
   double*  lon;
};

我创建了一个测试程序来确保我正确使用了 MPI_Type_create_struct()。我调用 MPI_Type_create_struct() 的函数写在下面。

 void CreateBoundType (struct bound a_bound) {
    int blocklens[4];              /*Block Lengths of data in structure*/
    MPI_Datatype old_types[4];     /*Data types of data in structure*/
    MPI_Aint indices[4];           /*Byte displacement of each piece of data*/
    MPI_Aint addr1, addr2, addr3, addr4, baseaddr;

   /*Set block lengths*/
   blocklens[0] = 1;
   blocklens[1] = 10;
   blocklens[2] = NPT_MAX;
   blocklens[3] = NPT_MAX;

   /*Set Data Types*/
   old_types[0] = MPI_INT;
   old_types[1] = MPI_CHAR;  
   old_types[2] = MPI_DOUBLE;  
   old_types[3] = MPI_DOUBLE;  

   /*Set byte displacement for each piece of data in structure*/
   /*!!!!!I expect that the following 8 lines cause my problem!!!!!!*/
   MPI_Get_address ( &a_bound,         &baseaddr);
   MPI_Get_address ( &a_bound.num_pts, &addr1);
   MPI_Get_address ( a_bound.label,    &addr2);
   MPI_Get_address ( a_bound.lat,      &addr3);
   MPI_Get_address ( a_bound.lon,      &addr4);
   indices[0] = addr1 - baseaddr;
   indices[1] = addr2 - baseaddr;
   indices[2] = addr3 - baseaddr;
   indices[3] = addr4 - baseaddr;

   /*Create structure type in MPI so that we can transfer boundaries between nodes*/
   MPI_Type_create_struct(4,blocklens,indices,old_types,&mpibound);
   MPI_Type_commit(&mpibound); 
   return;
}

当我尝试使用我创建的数据类型(这是一个全局变量，mpibound)时，在调用 MPI_Bcast() 时，存储在作为我使用的缓冲区结构一部分的数组中的值不会更新，但整数值 n(n 是数组的长度)在所有处理器上都会发生变化。因此，我认为我的问题与用于定义 mpibound 的偏移量(索引 [4])有关。

下面我编写了一个主函数，展示了如何调用该函数并设置结构。 (我省略了对 MPI_Init 和其他此类函数的调用，以使其尽可能简短)

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

   /*Initialise MPI etc*/...

   /*Create structure to broadcast*/
   struct bound my_bound;
   my_bound.name  = strdup(string);
   my_bound.lat   = malloc(NPT_MAX*sizeof(double));
   my_bound.lon   = malloc(NPT_MAX*sizeof(double));
   if(rank == 0) {
      my_bound.n      = 5;
      my_bound.lat[0] = 2.6;
      my_bound.lon[0] = 4.2;
   }

   /*Call the function that creates the type mpibound*/
   CreateBoundType(my_bound);

   /*Create buffer to be used in a Broadcast from the root processor (rank 0)*/
   struct bound *buff = malloc(sizeof(struct bound));
   buff->lat = malloc(NPT_MAX*sizeof(double));
   buff->lon = malloc(NPT_MAX*sizeof(double));
   buff = &my_bound;

   /*Cast values in buffer from proc 0 to all others*/
   MPI_Bcast(buff,1,mpibound,0,MPI_COMM_WORLD);

   /*Print values and checks, free memory etc*/...

   return(EXIT_SUCCESS);
}

在调用 MPi_Bcast 后放置一些打印语句表明，在等级 >0 的进程上，n 的值从等级 0 更新为广播，但 lat 和 lon 数组的第一个元素仍然是 0。

如果你能帮助我，我非常感谢它已经为此奋斗了几天!我尽力保持简短，这是我能够创建的最好版本。

感谢您的阅读!

Answer 1

正如 Zulan 所指出的，您的代码中有些内容没有什么意义。但主要问题在于

void CreateBoundType (struct bound a_bound) {
//                    HERE HERE HERE HERE

您正在按值传递结构，这意味着 MPI 数据类型 mpibound 是根据值副本的内存地址构造的。该副本包含相同的 label、lat 和 lon 指针值，但基址将位于其他位置。因此，您不能使用该数据类型在 main 中发送结构实例，因为偏移量对其无效。

您应该做的是按地址传递结构。变化很小:

void CreateBoundType (struct bound *a_bound) {
   ...
   MPI_Get_address(a_bound,           &baseaddr);
   MPI_Get_address(&a_bound->n, &addr1);
   MPI_Get_address(a_bound->label,    &addr2);
   MPI_Get_address(a_bound->lat,      &addr3);
   MPI_Get_address(a_bound->lon,      &addr4);
   ...
}

...
/*Call the function that creates the type mpibound*/
CreateBoundType(&my_bound);
...

请注意，您将无法实现收集(v)此类结构的最终目标，因为在收集操作创建数组时，偏移量仅对单个实例有效。数组的每个元素可能有不同的偏移量，因此需要单独的 MPI 数据类型。

既然您仍然为 lat 和 lon 分配了全部内存，为什么不在结构中简单地使用数组呢？

struct bound {
   int     n;
   char    name[10];
   double  lat[NPT_MAX];
   double  lon[NPT_MAX];
};

不要忘记在创建 MPI 结构数据类型后使用 MPI_Type_create_resized 将其大小调整为 sizeof(structbound)。

另外，请注意，在 C 中，指向结构的指针是指向其第一个元素的指针，因此无需显式计算 n 的偏移量 - 通过以下方式保证它为 0:语言。