c++ - 用于基于任务的并行性的通用 c++11 函数包装器

Question

我正在实现一个工作窃取算法，并正在编写一个通用函数包装器，它将 promise 作为包装器模板的可变参数之一。我想使用这些函数包装器创建任务，并让每个节点使用 promise 与依赖节点进行通信。每个节点都维护一个依赖节点和 promise / future 的列表。每个节点都可以通过检查是否已设置所有 future 来运行。 promises 可以根据函数包装器正在返回不同对象的工作而有所不同。如果可以将单个算法分解为单独的操作，例如读取消息和解码消息、对对象执行检查、返回所有检查的结果，则这些操作中的每一个都将返回不同的 promise (对象、 bool 值、结果)。

C++ Concurrency in Action 这本书有一个函数包装器实现，但是它不处理这个用例。在其他在线引用资料中，我看到了对像 std::promise 这样的 promise 的硬编码引用，它只是一种类型。

有人可以建议我如何编写包装器来实现以下目标......

void add(int a, int b, std::promise<int>&& prms)
{
   int res = a + b;
   try {
      prms.set_value(res);
   }
   catch(...)
   {
      prms.set_exception(std::current_exception());
   }
}

int main()
{
   std::promise<int> prms;
   std::future<int> fut = prms.get_future();
   FunctionWrapper myFunctor(a, 10, 20, std::move(prms));

   // add the functor to the queue and it will be retrieved by a thread
   // that executes the task. since i have the future, i can pass it to the 
   // dependent worknode
}

我尝试编写如下代码......但在让它工作时遇到了困难。

#ifndef FUNCTIONWRAPPER_HPP
#define FUNCTIONWRAPPER_HPP

template<typename F, typename R, typename... Args>
class FunctionWrapper
{
  class implbase
  {
  public:
    virtual ~implbase();
    virtual R execute(Args...)=0;
  };

  class impl : public implbase
  {
  public:
    impl(F&& f) : func(std::move(f)) {}
    virtual R execute(Args... args) { return func(args...); }

  private:
    F func;
  };

  std::shared_ptr<impl> internalFunc;

public:
  FunctionWrapper(F&& f) : internalFunc(0)
  {
    internalFunc = new impl<F, R, Args...>(f);
  }

  FunctionWrapper(const FunctionWrapper& other)
    : internalFunc(std::move(other.internalFunc))
  {}

  ~FunctionWrapper()
  {
    if(internalFunc)
      delete internalFunc;
  }

  R operator()(Args... args)
  {
    return internalFunc->execute(args...);
  }

  void swap(FunctionWrapper& other)
  {
    impl<R, Args...>* tmp = internalFunc;
    internalFunc = other.internalFunc;
    other.internalFunc = tmp;
  }

  FunctionWrapper& operator=(const FunctionWrapper& other)
  {
    FunctionWrapper(other).swap(*this);
    return *this;
  }

  FunctionWrapper& operator=(const F& f)
  {
    FunctionWrapper(f).swap(*this);
    return *this;
  }
};

#endif // FUNCTIONWRAPPER_HPP

Answer 1

C++11 有一个包装器可以做到这一点!它叫做packaged_task .

它的作用是包装一个可调用对象(函数对象、lambda、函数指针、绑定(bind)表达式等...)并通过匹配的 get_future() 方法为您提供 future 传入函数的返回类型。

考虑以下示例:

#include <thread>
#include <future>
#include <functional>
#include <iostream>

using namespace std;

int add(int a, int b)
{
    return a + b;
}

int main()
{
    // Create a std::packaged_task and grab the future out of it.
    packaged_task<int()> myTask(bind(add, 10, 20));
    future<int> myFuture = myTask.get_future();

    // Here, is where you would queue up the task in your example.
    // I'll launch it on another thread just to demonstrate how.
    thread myThread(std::move(myTask));
    myThread.detach();

    // myFuture.get() will block until the task completes.
    // ...or throw if the task throws an exception.
    cout << "The result is: " << myFuture.get() << endl;
    return 0;
}

如您所见，我们没有传递 promise，而是依靠 packaged_task 来创建 promise 并为我们提供 future 。

此外，使用绑定(bind)表达式使我们能够有效地将参数传递给任务以保留直到它被调用。

使用 packaged_task 还会将 future 推送异常的负担交给 packaged_task。这样，您的函数就不需要调用 set_exception()。他们只需要返回或抛出。