c - C 和 MPI 环境中的指针赋值

Question

我有一个使用 MPI 的 C 代码片段，如下所示:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <mpi.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
float **p=NULL, **buffer=NULL;
int it, nt=3, i, j, k, NP, MYID, nx=1, nz=2, nsrc=3, isrc;

MPI_Init ( &argc, &argv );
MPI_Comm_size ( MPI_COMM_WORLD, &NP );
MPI_Comm_rank ( MPI_COMM_WORLD, &MYID ); 

p = (float **)calloc(nz,sizeof(float *));
for (i=0;i<nz;i++) p[i] = (float *)calloc(nx,sizeof(float));
buffer = (float **)calloc(nz,sizeof(float *));
for (i=0;i<nz;i++) buffer[i] = (float *)calloc(nx,sizeof(float));

for (it=0; it<nt; it++){        
    for (isrc=MYID; isrc<nsrc; isrc+=NP){
        for (j=0; j<nz; j++){
            for (i=0; i<nx; i++){
                p[j][i] += 1.5 + (float)(isrc) + (float)(j);
            }
        }            
    }

    for (k=0;k<nsrc-1;k++){ 
        if (MYID==k){ 
            buffer = p;  /*swap pointer*/          
        }
        MPI_Barrier(MPI_COMM_WORLD);
        MPI_Bcast(&buffer[0][0],nx*nz,MPI_FLOAT,k,MPI_COMM_WORLD);
        MPI_Barrier(MPI_COMM_WORLD);
        for (j=0; j<nz; j++){
            for (i=0; i<nx; i++){
                printf("it=%d,k=%d,Node %d,buffer[%d][%d]=%f\n",it,k,MYID,j,i,buffer[j][i]);
            }
        }            
    }     
}

MPI_Finalize();
exit(0);
}

如果你用3核运行它mpirun -np 3 ./main，它会给出错误的结果:

it=0,k=0,Node 0,buffer[0][0]=1.500000
it=0,k=0,Node 0,buffer[1][0]=2.500000
it=0,k=1,Node 0,buffer[0][0]=2.500000
it=0,k=1,Node 0,buffer[1][0]=3.500000
it=0,k=0,Node 1,buffer[0][0]=1.500000
it=0,k=0,Node 1,buffer[1][0]=2.500000
it=0,k=1,Node 1,buffer[0][0]=2.500000
it=0,k=1,Node 1,buffer[1][0]=3.500000
it=1,k=0,Node 1,buffer[0][0]=4.000000
it=1,k=0,Node 1,buffer[1][0]=6.000000
it=0,k=0,Node 2,buffer[0][0]=1.500000
it=0,k=0,Node 2,buffer[1][0]=2.500000
it=0,k=1,Node 2,buffer[0][0]=2.500000
it=0,k=1,Node 2,buffer[1][0]=3.500000
it=1,k=0,Node 2,buffer[0][0]=4.000000
it=1,k=0,Node 2,buffer[1][0]=6.000000
it=1,k=1,Node 2,buffer[0][0]=4.000000
it=1,k=0,Node 0,buffer[0][0]=4.000000
it=1,k=0,Node 0,buffer[1][0]=6.000000
it=1,k=1,Node 0,buffer[0][0]=4.000000
it=1,k=1,Node 0,buffer[1][0]=6.000000
it=1,k=1,Node 1,buffer[0][0]=4.000000
it=1,k=1,Node 1,buffer[1][0]=6.000000
it=2,k=0,Node 1,buffer[0][0]=5.500000
it=1,k=1,Node 2,buffer[1][0]=6.000000
it=2,k=0,Node 2,buffer[0][0]=5.500000
it=2,k=0,Node 2,buffer[1][0]=8.500000
it=2,k=0,Node 0,buffer[0][0]=5.500000
it=2,k=0,Node 0,buffer[1][0]=8.500000
it=2,k=0,Node 1,buffer[1][0]=8.500000
it=2,k=1,Node 1,buffer[0][0]=5.500000
it=2,k=1,Node 0,buffer[0][0]=5.500000
it=2,k=1,Node 0,buffer[1][0]=8.500000
it=2,k=1,Node 1,buffer[1][0]=8.500000
it=2,k=1,Node 2,buffer[0][0]=5.500000
it=2,k=1,Node 2,buffer[1][0]=8.500000

但是，如果我将 /*swappointer*/ 行更改为以下内容:

for (j=0; j<nz; j++){
     for (i=0; i<nx; i++){
          buffer[j][i] = p[j][i];  
     }
}  

代码立即给出正确的结果:

it=0,k=0,Node 0,buffer[0][0]=1.500000
it=0,k=0,Node 0,buffer[1][0]=2.500000
it=0,k=0,Node 1,buffer[0][0]=1.500000
it=0,k=0,Node 1,buffer[1][0]=2.500000
it=0,k=0,Node 2,buffer[0][0]=1.500000
it=0,k=0,Node 2,buffer[1][0]=2.500000
it=0,k=1,Node 0,buffer[0][0]=2.500000
it=0,k=1,Node 0,buffer[1][0]=3.500000
it=0,k=1,Node 1,buffer[0][0]=2.500000
it=0,k=1,Node 1,buffer[1][0]=3.500000
it=0,k=1,Node 2,buffer[0][0]=2.500000
it=0,k=1,Node 2,buffer[1][0]=3.500000
it=1,k=0,Node 2,buffer[0][0]=3.000000
it=1,k=0,Node 0,buffer[0][0]=3.000000
it=1,k=0,Node 0,buffer[1][0]=5.000000
it=1,k=0,Node 1,buffer[0][0]=3.000000
it=1,k=0,Node 1,buffer[1][0]=5.000000
it=1,k=0,Node 2,buffer[1][0]=5.000000
it=1,k=1,Node 2,buffer[0][0]=5.000000
it=1,k=1,Node 0,buffer[0][0]=5.000000
it=1,k=1,Node 0,buffer[1][0]=7.000000
it=1,k=1,Node 1,buffer[0][0]=5.000000
it=1,k=1,Node 1,buffer[1][0]=7.000000
it=1,k=1,Node 2,buffer[1][0]=7.000000
it=2,k=0,Node 2,buffer[0][0]=4.500000
it=2,k=0,Node 2,buffer[1][0]=7.500000
it=2,k=0,Node 0,buffer[0][0]=4.500000
it=2,k=0,Node 0,buffer[1][0]=7.500000
it=2,k=0,Node 1,buffer[0][0]=4.500000
it=2,k=0,Node 1,buffer[1][0]=7.500000
it=2,k=1,Node 0,buffer[0][0]=7.500000
it=2,k=1,Node 1,buffer[0][0]=7.500000
it=2,k=1,Node 2,buffer[0][0]=7.500000
it=2,k=1,Node 2,buffer[1][0]=10.500000
it=2,k=1,Node 0,buffer[1][0]=10.500000
it=2,k=1,Node 1,buffer[1][0]=10.500000

我的问题是:为什么我只是改变赋值的方式就能改变输出的正确性？

Answer 1

我认为你的问题归结为，为什么

buffer = p;

不同于

for (j=0; j<nz; j++){
     for (i=0; i<nx; i++){
          buffer[j][i] = p[j][i];  
     }
}   

buffer = p是浅拷贝，而for循环是深拷贝。在浅拷贝中，我们正在更改缓冲区存储所有元素的位置。在深层复制中，我们保留 buffer 存储其所有元素的位置，然后将 p 的所有元素复制到此处。

行为出乎意料的原因是因为在浅复制情况下， buffer 和 p 存储其所有元素重叠，因此广播和赋值写入同一内​​存。