Gewusst wie: Schreiben einer parallel_for-Schleife
In diesem Beispiel wird veranschaulicht, wie Concurrency::parallel_for verwendet wird, um das Produkt von zwei Matrizen zu berechnen.
Beispiel
Das folgende Beispiel zeigt die matrix_multiply-Funktion, die das Produkt von zwei quadratischen Matrizen berechnet.
// Computes the product of two square matrices.
void matrix_multiply(double** m1, double** m2, double** result, size_t size)
{
for (size_t i = 0; i < size; i++)
{
for (size_t j = 0; j < size; j++)
{
double temp = 0;
for (int k = 0; k < size; k++)
{
temp += m1[i][k] * m2[k][j];
}
result[i][j] = temp;
}
}
}
Das folgende Beispiel zeigt die parallel_matrix_multiply-Funktion, die den parallel_for-Algorithmus zur parallelen Ausführung der äußeren Schleife verwendet.
// Computes the product of two square matrices in parallel.
void parallel_matrix_multiply(double** m1, double** m2, double** result, size_t size)
{
parallel_for (size_t(0), size, [&](size_t i)
{
for (size_t j = 0; j < size; j++)
{
double temp = 0;
for (int k = 0; k < size; k++)
{
temp += m1[i][k] * m2[k][j];
}
result[i][j] = temp;
}
});
}
In diesem Beispiel wird nur die äußere Schleife parallelisiert, da diese genügend Arbeitsvorgänge ausführt, um von dem zusätzlichen Aufwand für die parallele Verarbeitung zu profitieren. Durch die Parallelisierung der inneren Schleife erzielen Sie keine Leistungssteigerung, da die innere Schleife nicht genügend Arbeitsvorgänge ausführt, um den zusätzlichen Aufwand für die parallele Verarbeitung zu kompensieren. Daher ist eine Parallelisierung der äußeren Schleife die beste Möglichkeit, die Vorteile der Parallelität in den meisten Systemen zu maximieren.
Im folgenden ausführlicheren Beispiel wird die Leistung der matrix_multiply-Funktion mit der Leistung der parallel_matrix_multiply-Funktion verglichen.
// parallel-matrix-multiply.cpp
// compile with: /EHsc
#include <windows.h>
#include <ppl.h>
#include <iostream>
#include <random>
using namespace Concurrency;
using namespace std;
// Calls the provided work function and returns the number of milliseconds
// that it takes to call that function.
template <class Function>
__int64 time_call(Function&& f)
{
__int64 begin = GetTickCount();
f();
return GetTickCount() - begin;
}
// Creates a square matrix with the given number of rows and columns.
double** create_matrix(size_t size);
// Frees the memory that was allocated for the given square matrix.
void destroy_matrix(double** m, size_t size);
// Initializes the given square matrix with values that are generated
// by the given generator function.
template <class Generator>
double** initialize_matrix(double** m, size_t size, Generator& gen);
// Computes the product of two square matrices.
void matrix_multiply(double** m1, double** m2, double** result, size_t size)
{
for (size_t i = 0; i < size; i++)
{
for (size_t j = 0; j < size; j++)
{
double temp = 0;
for (int k = 0; k < size; k++)
{
temp += m1[i][k] * m2[k][j];
}
result[i][j] = temp;
}
}
}
// Computes the product of two square matrices in parallel.
void parallel_matrix_multiply(double** m1, double** m2, double** result, size_t size)
{
parallel_for (size_t(0), size, [&](size_t i)
{
for (size_t j = 0; j < size; j++)
{
double temp = 0;
for (int k = 0; k < size; k++)
{
temp += m1[i][k] * m2[k][j];
}
result[i][j] = temp;
}
});
}
int wmain()
{
// The number of rows and columns in each matrix.
// TODO: Change this value to experiment with serial
// versus parallel performance.
const size_t size = 750;
// Create a random number generator.
mt19937 gen(42);
// Create and initialize the input matrices and the matrix that
// holds the result.
double** m1 = initialize_matrix(create_matrix(size), size, gen);
double** m2 = initialize_matrix(create_matrix(size), size, gen);
double** result = create_matrix(size);
// Print to the console the time it takes to multiply the
// matrices serially.
wcout << L"serial: " << time_call([&] {
matrix_multiply(m1, m2, result, size);
}) << endl;
// Print to the console the time it takes to multiply the
// matrices in parallel.
wcout << L"parallel: " << time_call([&] {
parallel_matrix_multiply(m1, m2, result, size);
}) << endl;
// Free the memory that was allocated for the matrices.
destroy_matrix(m1, size);
destroy_matrix(m2, size);
destroy_matrix(result, size);
}
// Creates a square matrix with the given number of rows and columns.
double** create_matrix(size_t size)
{
double** m = new double*[size];
for (size_t i = 0; i < size; ++i)
{
m[i] = new double[size];
}
return m;
}
// Frees the memory that was allocated for the given square matrix.
void destroy_matrix(double** m, size_t size)
{
for (size_t i = 0; i < size; ++i)
{
delete[] m[i];
}
delete m;
}
// Initializes the given square matrix with values that are generated
// by the given generator function.
template <class Generator>
double** initialize_matrix(double** m, size_t size, Generator& gen)
{
for (size_t i = 0; i < size; ++i)
{
for (size_t j = 0; j < size; ++j)
{
m[i][j] = static_cast<double>(gen());
}
}
return m;
}
Die folgende Beispielausgabe entspricht einem Ergebnis auf einem Computer mit vier Prozessoren.
serial: 3853
parallel: 1311
Kompilieren des Codes
Zum Kompilieren kopieren Sie den Code, und fügen Sie ihn in ein Visual Studio-Projekt ein, oder fügen Sie ihn in eine Datei mit dem Namen parallel-matrix-multiply.cpp ein, und führen Sie dann den folgenden Befehl in einem Visual Studio-Eingabeaufforderungsfenster aus.
cl.exe /EHsc parallel-matrix-multiply.cpp