Ағылшын тілінде оқу

Бөлісу құралы:

Практическое руководство. Использование обработки исключений для выхода из параллельного цикла

  • Мақала

В этом разделе показано, как написать алгоритм поиска для базовой структуры дерева.

В разделе "Отмена" объясняется роль отмены в библиотеке параллельных шаблонов. Использование обработки исключений является менее эффективным способом отмены параллельной работы, чем использование методов параллелизма::task_group::cancel и concurrency::structured_task_group::cancel . Однако один из сценариев, когда использование обработки исключений для отмены работы подходит при вызове в стороннюю библиотеку, которая использует задачи или параллельные алгоритмы, но не предоставляет task_group structured_task_group объект для отмены.

Пример: базовый тип дерева

В следующем примере показан базовый tree тип, содержащий элемент данных и список дочерних узлов. В следующем разделе показан текст for_all метода, который рекурсивно выполняет рабочую функцию на каждом дочернем узле.

C++ 
// A simple tree structure that has multiple child nodes.
template <typename T>
class tree
{
public:
   explicit tree(T data)
      : _data(data)
   {
   }

   // Retrieves the data element for the node. 
   T get_data() const
   {
      return _data;
   }

   // Adds a child node to the tree.
   void add_child(tree& child)
   {
      _children.push_back(child);
   }

   // Performs the given work function on the data element of the tree and
   // on each child.
   template<class Function>
   void for_all(Function& action);

private:
   // The data for this node.
   T _data;
   // The child nodes.
   list<tree> _children;
};

Пример. Параллельное выполнение работы

В следующем примере показан for_all метод. Он использует алгоритм параллелизма::p arallel_for_each для выполнения рабочей функции на каждом узле дерева параллельно.

C++ 
// Performs the given work function on the data element of the tree and
// on each child.
template<class Function>
void for_all(Function& action)
{
   // Perform the action on each child.
   parallel_for_each(begin(_children), end(_children), [&](tree& child) {
      child.for_all(action);
   });

   // Perform the action on this node.
   action(*this);
}

Пример. Поиск дерева для значения

В следующем примере показана функция search_for_value, которая выполняет поиск значения в предоставленном объекте tree. Эта функция передает for_all методу рабочую функцию, которая вызывается при поиске узла дерева, содержащего предоставленное значение.

Предположим, что tree класс предоставляется сторонней библиотекой и что ее нельзя изменить. В этом случае использование обработки исключений подходит, так как for_all метод не предоставляет task_group вызывающим объекту или structured_task_group объекту. Поэтому рабочая функция не может напрямую отменить ее родительскую группу задач.

Когда рабочая функция, предоставляемая группе задач, создает исключение, среда выполнения останавливает все задачи, которые находятся в группе задач (включая все дочерние группы задач), и удаляет все задачи, которые еще не запущены. Функция search_for_value использует блок try-catch, чтобы зафиксировать исключение и вывести результат на консоль.

C++ 
// Searches for a value in the provided tree object.
template <typename T>
void search_for_value(tree<T>& t, int value)
{
   try
   {
      // Call the for_all method to search for a value. The work function
      // throws an exception when it finds the value.
      t.for_all([value](const tree<T>& node) {
         if (node.get_data() == value)
         {
            throw &node;
         }
      });
   }
   catch (const tree<T>* node)
   {
      // A matching node was found. Print a message to the console.
      wstringstream ss;
      ss << L"Found a node with value " << value << L'.' << endl;
      wcout << ss.str();
      return;
   }

   // A matching node was not found. Print a message to the console.
   wstringstream ss;
   ss << L"Did not find node with value " << value << L'.' << endl;
   wcout << ss.str();   
}

Пример. Создание и поиск дерева параллельно

В следующем примере создается объект и выполняется поиск нескольких значений tree параллельно. Эта build_tree функция показана далее в этом разделе.

C++ 
int wmain()
{  
   // Build a tree that is four levels deep with the initial level 
   // having three children. The value of each node is a random number.
   mt19937 gen(38);
   tree<int> t = build_tree<int>(4, 3, [&gen]{ return gen()%100000; });

   // Search for a few values in the tree in parallel.
   parallel_invoke(
      [&t] { search_for_value(t, 86131); },
      [&t] { search_for_value(t, 17522); },
      [&t] { search_for_value(t, 32614); }
   );
}

В этом примере используется алгоритм параллелизма::p arallel_invoke для параллельного поиска значений. Дополнительные сведения об этом алгоритме см. в разделе "Параллельные алгоритмы".

Пример: готовый пример кода обработки исключений

Следующий полный пример использует обработку исключений для поиска значений в базовой структуре дерева.

C++ 
// task-tree-search.cpp
// compile with: /EHsc
#include <ppl.h>
#include <list>
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <sstream>
#include <random>

using namespace concurrency;
using namespace std;

// A simple tree structure that has multiple child nodes.
template <typename T>
class tree
{
public:
   explicit tree(T data)
      : _data(data)
   {
   }

   // Retrieves the data element for the node. 
   T get_data() const
   {
      return _data;
   }

   // Adds a child node to the tree.
   void add_child(tree& child)
   {
      _children.push_back(child);
   }

   // Performs the given work function on the data element of the tree and
   // on each child.
   template<class Function>
   void for_all(Function& action)
   {
      // Perform the action on each child.
      parallel_for_each(begin(_children), end(_children), [&](tree& child) {
         child.for_all(action);
      });

      // Perform the action on this node.
      action(*this);
   }

private:
   // The data for this node.
   T _data;
   // The child nodes.
   list<tree> _children;
};

// Builds a tree with the given depth. 
// Each node of the tree is initialized with the provided generator function.
// Each level of the tree has one more child than the previous level.
template <typename T, class Generator>
tree<T> build_tree(int depth, int child_count, Generator& g)
{
   // Create the tree node.
   tree<T> t(g());

   // Add children.
   if (depth > 0)
   {
      for(int i = 0; i < child_count; ++i)
      {
         t.add_child(build_tree<T>(depth - 1, child_count + 1, g));
      }
   }

   return t;
}

// Searches for a value in the provided tree object.
template <typename T>
void search_for_value(tree<T>& t, int value)
{
   try
   {
      // Call the for_all method to search for a value. The work function
      // throws an exception when it finds the value.
      t.for_all([value](const tree<T>& node) {
         if (node.get_data() == value)
         {
            throw &node;
         }
      });
   }
   catch (const tree<T>* node)
   {
      // A matching node was found. Print a message to the console.
      wstringstream ss;
      ss << L"Found a node with value " << value << L'.' << endl;
      wcout << ss.str();
      return;
   }

   // A matching node was not found. Print a message to the console.
   wstringstream ss;
   ss << L"Did not find node with value " << value << L'.' << endl;
   wcout << ss.str();   
}

int wmain()
{  
   // Build a tree that is four levels deep with the initial level 
   // having three children. The value of each node is a random number.
   mt19937 gen(38);
   tree<int> t = build_tree<int>(4, 3, [&gen]{ return gen()%100000; });

   // Search for a few values in the tree in parallel.
   parallel_invoke(
      [&t] { search_for_value(t, 86131); },
      [&t] { search_for_value(t, 17522); },
      [&t] { search_for_value(t, 32614); }
   );
}

В этом примере создается следующий пример выходных данных.

Output 
Found a node with value 32614.
Found a node with value 86131.
Did not find node with value 17522.

Компиляция кода

Скопируйте пример кода и вставьте его в проект Visual Studio или вставьте его в файл с именем task-tree-search.cpp , а затем выполните следующую команду в окне командной строки Visual Studio.

cl.exe /EHsc task-tree-search.cpp

См. также

Отмена в библиотеке параллельных шаблонов
Обработка исключений
Параллелизм задач
Параллельные алгоритмы
Класс task_group
Класс structured_task_group
Функция parallel_for_each