c++ - boost::mpi 作为模板类的静态成员

Question

我想用 boost::mpi我类的沟通者，因为我希望我的类(class)负责所有 MPI 调用。我使用这种风格使它们成为我类(class)的静态成员。

// works.cpp
// mpic++ -o works works.cpp -lboost_mpi
#include <boost/mpi.hpp>
#include <iostream>

class Example {
  static boost::mpi::environment env;
  static boost::mpi::communicator world; 
 public:
  Example() {
    std::cout << world.rank() << std::endl;
  }
};

boost::mpi::environment Example::env;
boost::mpi::communicator Example::world;

int main() {
  auto e = Example();
}

这工作得很好，例如， mpirun -n 4 ./works按预期打印数字 0 到 3。后来我想为我的类(class)模板。起初我很担心如何初始化我的静态成员变量，但阅读了这篇 answer ，这表明一切都很好

// fails.cpp
// mpic++ -o fails fails.cpp -lboost_mpi
#include <boost/mpi.hpp>
#include <iostream>

template<typename T>
class Example {
  static boost::mpi::environment env;
  static boost::mpi::communicator world; 
 public:
  Example() {
    std::cout << world.rank() << std::endl;
  }
};

template <typename T>
boost::mpi::environment Example<T>::env;

template <typename T>
boost::mpi::communicator Example<T>::world;

int main() {
  auto e = Example<double>();
}

然而，这实际上给了我

$ mpirun -n 4 ./fails
*** The MPI_Comm_rank() function was called before MPI_INIT was invoked.
*** This is disallowed by the MPI standard.
*** Your MPI job will now abort.
...

这里出了点问题，但是什么？为什么？我想我在这里误解了一些事情。

Answer 1

您需要 boost::mpi::environment 的任何特殊原因在你的类(class)中实例？它只是 MPI 当前单例性质的一个可怕的 OO 包装器 - 您可以通过调用 MPI_Init() 来初始化 MPI 一次。然后通过调用 MPI_Finalize() 完成一次(至少，在 MPI session 使其成为标准的 future 版本之前)。如果您在 MPI_Init() 之前尝试做任何与 MPI 相关的事情，你会得到一个错误(除了少数有效的信息查询调用)。如果您在 MPI_Finalize() 之后尝试做任何与 MPI 相关的事情，你得到一个错误。如果单个等级退出而不调用 MPI_Finalize()调用 MPI_Init() 后, 整个 MPI 作业通常会崩溃，因为启动器认为发生了错误并杀死了其他队伍。
boost::mpi::environment 的唯一目的|实例是为了确保 MPI 已初始化并且不会未完成，并且所有这些都由对象的生命周期控制。因此，您必须将它的一个实例放置在该实例将比您的程序中的任何 MPI 事件更早的位置，并且最好的位置是 main()。功能。此外，虽然 MPI-2 实现现在很流行，您可以安全地使用 environment 的无参数变体。的构造函数，最好使用带argc的那个和 argv来自 main()为了兼容性。当然，除非您正在编写库。

请注意 environment对象检查 MPI 在创建时是否已经初始化，如果是，它们在销毁时不会完成它，但如果他们要初始化它，它们将完成它。因此，您不应该有两个生命周期不重叠的实例。因此，在处理类的全局实例时，必须确保正确的构造函数和析构函数调用顺序。所以，保持简单，只需在 main() 中创建一个实例即可。功能。
boost::mpi::communicator 的情况并非如此。 .它的默认构造函数只是包装了 MPI_COMM_WORLD通信器句柄，它是一个运行时常量，指的是单例 MPI 世界通信器。由于默认构造函数的包装模式是comm_attach ，实例不会尝试释放 MPI_COMM_WORLD因此，在销毁时，您可以在代码的任何部分拥有任意数量的这些。请记住，大多数实例方法仅在 MPI 环境初始化之后和最终确定之前起作用，这定义了实际世界通信器对象的生命周期(MPI 实现中的那个，而不是 boost::mpi::communicator 的实例) .

您甚至不需要 communicator 的静态实例就像您只需要它来访问世界通讯器一样。您只保存了一个到 new 的调用和一个到delete .

我会像这样简单地编写您的代码:

#include <boost/mpi.hpp>
#include <iostream>

template<typename T>
class Example {
  boost::mpi::communicator world; 
public:
  Example() {
    std::cout << world.rank() << std::endl;
  }
};

int main(int argc, char **argv) {
  boost::mpi::environment(argc, argv);
  auto e = Example<double>();
}

它按预期工作:

$ mpic++ -o works works.cc -lboost_mpi
$ mpiexec -n 4 ./works
2
0
3
1