Пошаговое руководство. Использование среды выполнения с параллелизмом в приложениях с поддержкой модели COM

Статья
10/12/2023

В этом документе показано, как использовать среду выполнения параллелизма в приложении, использующее объектную модель компонента (COM).

Необходимые компоненты

Ознакомьтесь со следующими документами перед началом работы с этим пошаговом руководстве.

Дополнительные сведения о COM см. в разделе "Объектная модель компонентов" (COM).

Управление временем существования библиотеки COM

Хотя использование COM с средой выполнения параллелизма соответствует тем же принципам, что и любой другой механизм параллелизма, приведенные ниже рекомендации помогут эффективно использовать эти библиотеки вместе.

Перед использованием библиотеки COM поток должен вызывать CoInitializeEx .
Поток может вызывать CoInitializeEx несколько раз, пока он предоставляет одинаковые аргументы для каждого вызова.
Для каждого вызова CoInitializeExпоток должен также вызывать CoUninitialize. Другими словами, вызовы CoInitializeEx и CoUninitialize должны быть сбалансированы.
Чтобы переключиться с одной квартиры потоков на другую, поток должен полностью освободить com-библиотеку перед вызовом CoInitializeEx новой спецификации потоков.

Другие принципы COM применяются при использовании COM с средой выполнения параллелизма. Например, приложение, создающее объект в однопоточной квартире (STA) и маршалы, которые объекту в другую квартиру, также должны предоставить цикл сообщений для обработки входящих сообщений. Также помните, что маршалинг объектов между квартирами может снизить производительность.

Использование COM с библиотекой параллельных шаблонов

Если вы используете COM с компонентом в библиотеке параллельных шаблонов (PPL), например, группу задач или параллельный алгоритм, вызовите CoInitializeEx перед использованием com-библиотеки во время каждой задачи или итерации и вызов CoUninitialize перед завершением каждой задачи или итерации. В следующем примере показано, как управлять временем существования библиотеки COM с помощью объекта concurrency::structured_task_group .

structured_task_group tasks;

// Create and run a task.
auto task = make_task([] {
   // Initialize the COM library on the current thread.
   CoInitializeEx(NULL, COINIT_MULTITHREADED);

   // TODO: Perform task here.

   // Free the COM library.
   CoUninitialize();
});   
tasks.run(task);

// TODO: Run additional tasks here.

// Wait for the tasks to finish.
tasks.wait();

Необходимо убедиться, что com-библиотека освобождена правильно при отмене задачи или параллельного алгоритма или при возникновении исключения в теле задачи. Чтобы гарантировать, что задача вызывается CoUninitialize перед выходом try-finally , используйте блок или шаблон инициализации ресурсов (RAII). В следующем примере используется try-finally блок для освобождения com-библиотеки при завершении или отмене задачи или при возникновении исключения.

structured_task_group tasks;

// Create and run a task.
auto task = make_task([] {
   bool coinit = false;            
   __try {
      // Initialize the COM library on the current thread.
      CoInitializeEx(NULL, COINIT_MULTITHREADED);
      coinit = true;

      // TODO: Perform task here.
   }
   __finally {
      // Free the COM library.
      if (coinit)
         CoUninitialize();
   }      
});
tasks.run(task);

// TODO: Run additional tasks here.

// Wait for the tasks to finish.
tasks.wait();

В следующем примере используется шаблон RAII для определения CCoInitializer класса, который управляет временем существования библиотеки COM в заданной область.

// An exception-safe wrapper class that manages the lifetime 
// of the COM library in a given scope.
class CCoInitializer
{
public:
   explicit CCoInitializer(DWORD dwCoInit = COINIT_APARTMENTTHREADED)
      : _coinitialized(false)
   {
      // Initialize the COM library on the current thread.
      HRESULT hr = CoInitializeEx(NULL, dwCoInit);
      if (SUCCEEDED(hr))
         _coinitialized = true;
   }
   ~CCoInitializer()
   {
      // Free the COM library.
      if (_coinitialized)
         CoUninitialize();
   }
private:
   // Flags whether COM was properly initialized.
   bool _coinitialized;

   // Hide copy constructor and assignment operator.
   CCoInitializer(const CCoInitializer&);
   CCoInitializer& operator=(const CCoInitializer&);
};

Класс можно использовать CCoInitializer для автоматического освобождения com-библиотеки при выходе задачи, как показано ниже.

structured_task_group tasks;

// Create and run a task.
auto task = make_task([] {
   // Enable COM for the lifetime of the task.
   CCoInitializer coinit(COINIT_MULTITHREADED);

   // TODO: Perform task here.

   // The CCoInitializer object frees the COM library
   // when the task exits.
});
tasks.run(task);

// TODO: Run additional tasks here.

// Wait for the tasks to finish.
tasks.wait();

Дополнительные сведения об отмене в среде выполнения параллелизма см. в разделе "Отмена" в PPL.

Использование COM с асинхронными агентами

При использовании COM с асинхронными агентами вызовите CoInitializeEx перед использованием библиотеки COM в методе concurrency::agent::run для агента. Затем вызовите CoUninitialize перед возвратом run метода. Не используйте процедуры управления COM в конструкторе или деструкторе агента и не переопределяете методы параллелизма::agent:start или concurrency::agent::d one , так как эти методы вызываются из другого потока run .

В следующем примере показан базовый класс агента с именем CCoAgent, который управляет библиотекой COM в методе run .

class CCoAgent : public agent
{
protected:
   void run()
   {
      // Initialize the COM library on the current thread.
      CoInitializeEx(NULL, COINIT_MULTITHREADED);

      // TODO: Perform work here.
      
      // Free the COM library.
      CoUninitialize();

      // Set the agent to the finished state.
      done();
   }
};

Полный пример представлен далее в этом пошаговом руководстве.

Использование COM с упрощенными задачами

Планировщик задач документа описывает роль упрощенных задач в среде выполнения параллелизма. Com можно использовать с упрощенной задачей так же, как и с любой подпрограммой потока, передаваемой CreateThread в функцию в API Windows. Это показано в следующем примере.

// A basic lightweight task that you schedule directly from a 
// Scheduler or ScheduleGroup object.
void ThreadProc(void* data)
{
   // Initialize the COM library on the current thread.
   CoInitializeEx(NULL, COINIT_MULTITHREADED);

   // TODO: Perform work here.
      
   // Free the COM library.
   CoUninitialize();
}

Пример приложения с поддержкой COM

В этом разделе показано полное приложение с поддержкой COM, использующее IScriptControl интерфейс для выполнения скрипта, который вычисляет n-й номер Fibonacci. В этом примере сначала вызывается скрипт из основного потока, а затем используется PPL и агенты для одновременного вызова скрипта.

Рассмотрим следующую вспомогающую функцию, RunScriptProcedureкоторая вызывает процедуру в объекте IScriptControl .

// Calls a procedure in an IScriptControl object.
template<size_t ArgCount>
_variant_t RunScriptProcedure(IScriptControlPtr pScriptControl, 
   _bstr_t& procedureName, array<_variant_t, ArgCount>& arguments)
{
   // Create a 1-dimensional, 0-based safe array.
   SAFEARRAYBOUND rgsabound[]  = { ArgCount, 0 };
   CComSafeArray<VARIANT> sa(rgsabound, 1U);

   // Copy the arguments to the safe array.
   LONG lIndex = 0;
   for_each(begin(arguments), end(arguments), [&](_variant_t& arg) {
      HRESULT hr = sa.SetAt(lIndex, arg);
      if (FAILED(hr))
         throw hr;
      ++lIndex;
   });

   //  Call the procedure in the script.
   return pScriptControl->Run(procedureName, &sa.m_psa);
}

Функция wmain создает IScriptControl объект, добавляет в него код скрипта, вычисляющий nth Fibonacci number, а затем вызывает RunScriptProcedure функцию для запуска этого скрипта.

int wmain()
{
   HRESULT hr;

   // Enable COM on this thread for the lifetime of the program.   
   CCoInitializer coinit(COINIT_MULTITHREADED);
     
   // Create the script control.
   IScriptControlPtr pScriptControl(__uuidof(ScriptControl));
   
   // Set script control properties.
   pScriptControl->Language = "JScript";
   pScriptControl->AllowUI = TRUE;

   // Add script code that computes the nth Fibonacci number.
   hr = pScriptControl->AddCode(
      "function fib(n) { if (n<2) return n; else return fib(n-1) + fib(n-2); }" );
   if (FAILED(hr))
      return hr;

   // Test the script control by computing the 15th Fibonacci number.
   wcout << endl << L"Main Thread:" << endl;
   LONG lValue = 15;
   array<_variant_t, 1> args = { _variant_t(lValue) };
   _variant_t result = RunScriptProcedure(
      pScriptControl, 
      _bstr_t("fib"), 
      args);
   // Print the result.
   wcout << L"fib(" << lValue << L") = " << result.lVal << endl;

   return S_OK;
}

Вызов скрипта из PPL

Следующая функция ParallelFibonacciиспользует параллелизм::p arallel_для параллельного вызова скрипта. Эта функция использует CCoInitializer класс для управления временем существования библиотеки COM во время каждой итерации задачи.

// Computes multiple Fibonacci numbers in parallel by using 
// the parallel_for algorithm.
HRESULT ParallelFibonacci(IScriptControlPtr pScriptControl)
{
   try {
      parallel_for(10L, 20L, [&pScriptControl](LONG lIndex) 
      {
         // Enable COM for the lifetime of the task.
         CCoInitializer coinit(COINIT_MULTITHREADED);

         // Call the helper function to run the script procedure.
         array<_variant_t, 1> args = { _variant_t(lIndex) };
         _variant_t result = RunScriptProcedure(
            pScriptControl, 
            _bstr_t("fib"), 
            args);
         
         // Print the result.
         wstringstream ss;         
         ss << L"fib(" << lIndex << L") = " << result.lVal << endl;
         wcout << ss.str();
      });
   }
   catch (HRESULT hr) {
      return hr;
   }
   return S_OK;
}

Чтобы использовать ParallelFibonacci функцию с примером, добавьте следующий код перед возвратом wmain функции.

// Use the parallel_for algorithm to compute multiple 
// Fibonacci numbers in parallel.
wcout << endl << L"Parallel Fibonacci:" << endl;
if (FAILED(hr = ParallelFibonacci(pScriptControl)))
   return hr;

Вызов скрипта из агента

В следующем примере показан FibonacciScriptAgent класс, который вызывает процедуру скрипта для вычисления n-го номера Fibonacci. Класс FibonacciScriptAgent использует передачу сообщений для получения из основной программы входных значений в функцию скрипта. Метод run управляет временем существования библиотеки COM во всей задаче.

// A basic agent that calls a script procedure to compute the 
// nth Fibonacci number.
class FibonacciScriptAgent : public agent
{
public:
   FibonacciScriptAgent(IScriptControlPtr pScriptControl, ISource<LONG>& source)
      : _pScriptControl(pScriptControl)
      , _source(source) { }

public:
   // Retrieves the result code.
   HRESULT GetHRESULT() 
   {
      return receive(_result);
   }

protected:
   void run()
   {
      // Initialize the COM library on the current thread.
      CoInitializeEx(NULL, COINIT_MULTITHREADED);

      // Read values from the message buffer until 
      // we receive the sentinel value.      
      LONG lValue;
      while ((lValue = receive(_source)) != Sentinel)
      {
         try {
            // Call the helper function to run the script procedure.
            array<_variant_t, 1> args = { _variant_t(lValue) };
            _variant_t result = RunScriptProcedure(
               _pScriptControl, 
               _bstr_t("fib"), 
               args);
            
            // Print the result.
            wstringstream ss;         
            ss << L"fib(" << lValue << L") = " << result.lVal << endl;
            wcout << ss.str();
         }
         catch (HRESULT hr) {
            send(_result, hr);
            break;    
         }
      }

      // Set the result code (does nothing if a value is already set).
      send(_result, S_OK);

      // Free the COM library.
      CoUninitialize();

      // Set the agent to the finished state.
      done();
   }

public:
   // Signals the agent to terminate.
   static const LONG Sentinel = 0L;

private:
   // The IScriptControl object that contains the script procedure.
   IScriptControlPtr _pScriptControl;
   // Message buffer from which to read arguments to the 
   // script procedure.
   ISource<LONG>& _source;
   // The result code for the overall operation.
   single_assignment<HRESULT> _result;
};

Следующая функция AgentFibonacciсоздает несколько FibonacciScriptAgent объектов и использует передачу сообщений для отправки нескольких входных значений этим объектам.

// Computes multiple Fibonacci numbers in parallel by using 
// asynchronous agents.
HRESULT AgentFibonacci(IScriptControlPtr pScriptControl)
{
   // Message buffer to hold arguments to the script procedure.
   unbounded_buffer<LONG> values;

   // Create several agents.
   array<agent*, 3> agents = 
   {
      new FibonacciScriptAgent(pScriptControl, values),
      new FibonacciScriptAgent(pScriptControl, values),
      new FibonacciScriptAgent(pScriptControl, values),
   };

   // Start each agent.
   for_each(begin(agents), end(agents), [](agent* a) {
      a->start();
   });

   // Send a few values to the agents.
   send(values, 30L);
   send(values, 22L);
   send(values, 10L);
   send(values, 12L);
   // Send a sentinel value to each agent.
   for_each(begin(agents), end(agents), [&values](agent*) {
      send(values, FibonacciScriptAgent::Sentinel);
   });

   // Wait for all agents to finish.
   agent::wait_for_all(3, &agents[0]);

   // Determine the result code.
   HRESULT hr = S_OK;
   for_each(begin(agents), end(agents), [&hr](agent* a) {
      HRESULT hrTemp;
      if (FAILED(hrTemp = 
         reinterpret_cast<FibonacciScriptAgent*>(a)->GetHRESULT()))
      {
         hr = hrTemp;
      }
   });

   // Clean up.
   for_each(begin(agents), end(agents), [](agent* a) {
      delete a;
   });

   return hr;
}

Чтобы использовать AgentFibonacci функцию с примером, добавьте следующий код перед возвратом wmain функции.

// Use asynchronous agents to compute multiple 
// Fibonacci numbers in parallel.
wcout << endl << L"Agent Fibonacci:" << endl;
if (FAILED(hr = AgentFibonacci(pScriptControl)))
   return hr;

Полный пример

В следующем коде показан полный пример, который использует параллельные алгоритмы и асинхронные агенты для вызова процедуры скрипта, которая вычисляет номера Fibonacci.

// parallel-scripts.cpp
// compile with: /EHsc 

#include <agents.h>
#include <ppl.h>
#include <array>
#include <sstream>
#include <iostream>
#include <atlsafe.h>

// TODO: Change this path if necessary.
#import "C:\windows\system32\msscript.ocx"

using namespace concurrency;
using namespace MSScriptControl;
using namespace std;

// An exception-safe wrapper class that manages the lifetime 
// of the COM library in a given scope.
class CCoInitializer
{
public:
   explicit CCoInitializer(DWORD dwCoInit = COINIT_APARTMENTTHREADED)
      : _coinitialized(false)
   {
      // Initialize the COM library on the current thread.
      HRESULT hr = CoInitializeEx(NULL, dwCoInit);
      if (FAILED(hr))
         throw hr;
      _coinitialized = true;
   }
   ~CCoInitializer()
   {
      // Free the COM library.
      if (_coinitialized)
         CoUninitialize();
   }
private:
   // Flags whether COM was properly initialized.
   bool _coinitialized;

   // Hide copy constructor and assignment operator.
   CCoInitializer(const CCoInitializer&);
   CCoInitializer& operator=(const CCoInitializer&);
};

// Calls a procedure in an IScriptControl object.
template<size_t ArgCount>
_variant_t RunScriptProcedure(IScriptControlPtr pScriptControl, 
   _bstr_t& procedureName, array<_variant_t, ArgCount>& arguments)
{
   // Create a 1-dimensional, 0-based safe array.
   SAFEARRAYBOUND rgsabound[]  = { ArgCount, 0 };
   CComSafeArray<VARIANT> sa(rgsabound, 1U);

   // Copy the arguments to the safe array.
   LONG lIndex = 0;
   for_each(begin(arguments), end(arguments), [&](_variant_t& arg) {
      HRESULT hr = sa.SetAt(lIndex, arg);
      if (FAILED(hr))
         throw hr;
      ++lIndex;
   });

   //  Call the procedure in the script.
   return pScriptControl->Run(procedureName, &sa.m_psa);
}

// Computes multiple Fibonacci numbers in parallel by using 
// the parallel_for algorithm.
HRESULT ParallelFibonacci(IScriptControlPtr pScriptControl)
{
   try {
      parallel_for(10L, 20L, [&pScriptControl](LONG lIndex) 
      {
         // Enable COM for the lifetime of the task.
         CCoInitializer coinit(COINIT_MULTITHREADED);

         // Call the helper function to run the script procedure.
         array<_variant_t, 1> args = { _variant_t(lIndex) };
         _variant_t result = RunScriptProcedure(
            pScriptControl, 
            _bstr_t("fib"), 
            args);
         
         // Print the result.
         wstringstream ss;         
         ss << L"fib(" << lIndex << L") = " << result.lVal << endl;
         wcout << ss.str();
      });
   }
   catch (HRESULT hr) {
      return hr;
   }
   return S_OK;
}

// A basic agent that calls a script procedure to compute the 
// nth Fibonacci number.
class FibonacciScriptAgent : public agent
{
public:
   FibonacciScriptAgent(IScriptControlPtr pScriptControl, ISource<LONG>& source)
      : _pScriptControl(pScriptControl)
      , _source(source) { }

public:
   // Retrieves the result code.
   HRESULT GetHRESULT() 
   {
      return receive(_result);
   }

protected:
   void run()
   {
      // Initialize the COM library on the current thread.
      CoInitializeEx(NULL, COINIT_MULTITHREADED);

      // Read values from the message buffer until 
      // we receive the sentinel value.      
      LONG lValue;
      while ((lValue = receive(_source)) != Sentinel)
      {
         try {
            // Call the helper function to run the script procedure.
            array<_variant_t, 1> args = { _variant_t(lValue) };
            _variant_t result = RunScriptProcedure(
               _pScriptControl, 
               _bstr_t("fib"), 
               args);
            
            // Print the result.
            wstringstream ss;         
            ss << L"fib(" << lValue << L") = " << result.lVal << endl;
            wcout << ss.str();
         }
         catch (HRESULT hr) {
            send(_result, hr);
            break;    
         }
      }

      // Set the result code (does nothing if a value is already set).
      send(_result, S_OK);

      // Free the COM library.
      CoUninitialize();

      // Set the agent to the finished state.
      done();
   }

public:
   // Signals the agent to terminate.
   static const LONG Sentinel = 0L;

private:
   // The IScriptControl object that contains the script procedure.
   IScriptControlPtr _pScriptControl;
   // Message buffer from which to read arguments to the 
   // script procedure.
   ISource<LONG>& _source;
   // The result code for the overall operation.
   single_assignment<HRESULT> _result;
};

// Computes multiple Fibonacci numbers in parallel by using 
// asynchronous agents.
HRESULT AgentFibonacci(IScriptControlPtr pScriptControl)
{
   // Message buffer to hold arguments to the script procedure.
   unbounded_buffer<LONG> values;

   // Create several agents.
   array<agent*, 3> agents = 
   {
      new FibonacciScriptAgent(pScriptControl, values),
      new FibonacciScriptAgent(pScriptControl, values),
      new FibonacciScriptAgent(pScriptControl, values),
   };

   // Start each agent.
   for_each(begin(agents), end(agents), [](agent* a) {
      a->start();
   });

   // Send a few values to the agents.
   send(values, 30L);
   send(values, 22L);
   send(values, 10L);
   send(values, 12L);
   // Send a sentinel value to each agent.
   for_each(begin(agents), end(agents), [&values](agent*) {
      send(values, FibonacciScriptAgent::Sentinel);
   });

   // Wait for all agents to finish.
   agent::wait_for_all(3, &agents[0]);

   // Determine the result code.
   HRESULT hr = S_OK;
   for_each(begin(agents), end(agents), [&hr](agent* a) {
      HRESULT hrTemp;
      if (FAILED(hrTemp = 
         reinterpret_cast<FibonacciScriptAgent*>(a)->GetHRESULT()))
      {
         hr = hrTemp;
      }
   });

   // Clean up.
   for_each(begin(agents), end(agents), [](agent* a) {
      delete a;
   });

   return hr;
}

int wmain()
{
   HRESULT hr;

   // Enable COM on this thread for the lifetime of the program.   
   CCoInitializer coinit(COINIT_MULTITHREADED);
     
   // Create the script control.
   IScriptControlPtr pScriptControl(__uuidof(ScriptControl));
   
   // Set script control properties.
   pScriptControl->Language = "JScript";
   pScriptControl->AllowUI = TRUE;

   // Add script code that computes the nth Fibonacci number.
   hr = pScriptControl->AddCode(
      "function fib(n) { if (n<2) return n; else return fib(n-1) + fib(n-2); }" );
   if (FAILED(hr))
      return hr;

   // Test the script control by computing the 15th Fibonacci number.
   wcout << L"Main Thread:" << endl;
   long n = 15;
   array<_variant_t, 1> args = { _variant_t(n) };
   _variant_t result = RunScriptProcedure(
      pScriptControl, 
      _bstr_t("fib"), 
      args);
   // Print the result.
   wcout << L"fib(" << n << L") = " << result.lVal << endl;

   // Use the parallel_for algorithm to compute multiple 
   // Fibonacci numbers in parallel.
   wcout << endl << L"Parallel Fibonacci:" << endl;
   if (FAILED(hr = ParallelFibonacci(pScriptControl)))
      return hr;

   // Use asynchronous agents to compute multiple 
   // Fibonacci numbers in parallel.
   wcout << endl << L"Agent Fibonacci:" << endl;
   if (FAILED(hr = AgentFibonacci(pScriptControl)))
      return hr;

   return S_OK;
}

В примере приводится следующий пример выходных данных.

Main Thread:
fib(15) = 610

Parallel Fibonacci:
fib(15) = 610
fib(10) = 55
fib(16) = 987
fib(18) = 2584
fib(11) = 89
fib(17) = 1597
fib(19) = 4181
fib(12) = 144
fib(13) = 233
fib(14) = 377

Agent Fibonacci:
fib(30) = 832040
fib(22) = 17711
fib(10) = 55
fib(12) = 144

Компиляция кода

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

cl.exe /EHsc parallel-scripts.cpp /link ole32.lib

См. также

Пошаговые руководства по среде выполнения с параллелизмом
Параллелизм задач
Параллельные алгоритмы
Асинхронные агенты
Обработка исключений
Отмена в библиотеке параллельных шаблонов
Планировщик заданий

Share via