在 MPI 和 C 中，如何将结构信息的结构发送到从属进程并接收它们？

Question

如代码所示，我在 c 中有两个结构。经过一些输入读取和initialize_pop（parent_pop），生成了包含4个个体的parent_pop。然后我必须将每个个体发送到每个进程（4个进程）以评估并在每个进程上生成新的个体（总共还是4个个体），然后接收这 4 个新个体在主进程中形成一个名为 child_pop 的新群体。这是我的伪程序。感谢任何帮助。提前致谢。

typedef struct{
double *xreal;
int **gene;
double crowd_dist;
}
individual;

typedef struct
{
individual *ind;
}
population;



Here is the main program:
int main (int argc, char **argv)
{
population *parent_pop;
int i, my_id, num_procs;
MPI_Init(&argc, &argv);
// Find out process ID and process number //
MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &my_id);
MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD, &num_procs);
input_read();/*read input*/
initialize_pop (parent_pop);/*generate 4 individuals to form the parent_pop*/
MPI_Datatype MPI_individual;
int count = 3;
int blocklens[] = { 1, 1, 1 };
MPI_Aint disps[3];
MPI_Datatype old_types[] = { MPI_int, MPI_double, MPI_double };
disps[0] = offsetof(individual, *xreal);
disps[1] = offsetof(individual, **gene);
disps[2] = offsetof(individual, crowd_dist);
MPI_Type_struct(count, blocklens, disps, old_types, &MPI_individual);
MPI_Type_commit(&MPI_individual);

*********Part need help****************************
send each individual to each process;
*********Part need help****************************

evaluate(parent_pop);/*evaluate each individual in each process*/
genearte_new_pop(child_pop);/*generate 4 new individuals to form the child_pop*/

*********Part need help****************************
receive each individual information from the slave processes to get the child_pop in the master process
*********Part need help****************************

}

Answer 1

此时，我决定正式回答您的问题，因为 cmets 中发生的事情太多，其他人无法跟进。

我看到你需要做的三件主要事情是（可能还有更多）：

1. 在内存中连续分配int **gene，以便能够通过MPI一次性发送。
2. 确保您为oldtypes 声明的类型与您的individual 结构的类型顺序相匹配。
3. 确保您的计数正确地反映了数组中元素的实际数量（可能所有这些元素都应该是连续的，以使您尽可能轻松地完成此操作）。

正确设置MPI_individual 后，您应该能够使用MPI_individual 作为类型发送一个简单的MPI_Send 和MPI_Recv 对。

扩展这些点：

1. 在 C 中，当您有一个指向指针的指针（如 int **gene）时，您最初为 nRow 指针分配内存，指向内存中每一行的整数。这个初始malloc（gene[iRow]，int * 变量）的元素在内存中都是连续的。请注意，这些元素最终实际指向的可能不是连续的；事实上，他们几乎可以肯定不是。然后，当您为每个行元素分配内存时（int *，可由gene[iRow] 访问，您在内存中分配nCol 连续的整数。再次注意，虽然每一行都是连续的，但行iRow 和@987654337 @ 可能不会直接在彼此之后分配。在 C++ 中，new 和 new* 的工作方式完全相同。

为了解决这个问题，我建议你创建一个临时变量，比如geneTemp，这将是你分配内存的方式。

int *geneTemp;
geneTemp = (int *)malloc(nRow*nCol*sizeof(int));

现在您有一个连续的内存块（nRow*nCol 整数），您可以将原始的 int **gene 指向该内存块中的正确位置，使用类似的方法：

int **gene;
for (int iRow = 0; iRow < nRow; ++iRow) {
    gene[iRow] = &geneTemp[iRow*nCol + 0];
}

我承认这并不漂亮，但这种设置允许您重新使用所有旧代码，但现在二维数组 gene 指向一个连续的整数块。

1. 这是一个简单的解决方法。它应该是：

   MPI_Datatype old_types[] = {MPI_double, MPI_int, MPI_double};
   

   匹配您的 individual 结构。

2. 现在，当您设置 MPI_individual 类型时，您必须实际发送每个数组中的值。发送指针是没有意义的，因为每个 MPI 进程都有不同的内存空间。进程 0 中地址 55 中的内容与进程 1 中地址 55 中的内容完全不同。

发送实际数据，而不是指针：

int blocklens[3] = { nReals, nRows*nCols, 1 };
MPI_Aint disps[3];
disps[0] = offsetof(individual, xreal[0]);
disps[1] = offsetof(individual, gene[0][0]);
disps[2] = offsetof(individual, crowd_dist);

（至少是这样的......我不知道offsetof()是什么，但这是我认为应该在这里使用的方式。我没有测试过这段代码。）

我希望这更清楚地解释了内存是如何设置的，特别是应该如何设置 MPI 派生数据类型。