Gewusst wie: Verwenden eines Nachrichtenblockfilters

Artikel
08/10/2011

In diesem Dokument wird veranschaulicht, wie mit einer Filterfunktion ermöglicht wird, dass ein asynchroner Nachrichtenblock eine Nachricht auf der Grundlage der Nutzlast dieser Nachricht annimmt oder ablehnt.

Wenn Sie ein Nachrichtenblockobjekt, z. B. einen Concurrency::unbounded_buffer, einen Concurrency::call oder einen Concurrency::transformer erstellen, können Sie eine Filterfunktion bereitstellen, die bestimmt, ob der Nachrichtenblock eine Nachricht annimmt oder ablehnt. Eine Filterfunktion ist eine hilfreiche Möglichkeit, um sicherzustellen, dass nur bestimmte Werte von einem Nachrichtenblock empfangen werden.

Filterfunktionen sind wichtig, da sie es Ihnen ermöglichen, durch das Verbinden von Nachrichtenblöcken Datenflussnetzwerke zu bilden. Nachrichtenblöcke in einem Datenflussnetzwerk steuern den Datenfluss, indem sie nur Nachrichten verarbeiten, die bestimmte Kriterien erfüllen. Vergleichen Sie dies mit dem Ablaufsteuerungsmodell, in dem der Datenfluss mit Steuerungsstrukturen, z. B. Bedingungsanweisungen, Schleifen usw., gesteuert wird.

Dieses Dokument enthält ein einfaches Beispiel für die Verwendung eines Nachrichtenfilters. Weitere Beispiele, in denen Nachrichtenfilter und das Datenflussmodell zum Verbinden von Nachrichtenblöcken verwendet werden, finden Sie unter Exemplarische Vorgehensweise: Erstellen eines Datenfluss-Agent und Exemplarische Vorgehensweise: Erstellen eines Bildverarbeitungsnetzwerks.

Beispiel

Betrachten Sie die folgende Funktion count_primes, die die grundlegende Verwendung eines Nachrichtenblocks veranschaulicht, der keine eingehenden Nachrichten filtert. Der Nachrichtenblock fügt an ein std::vector-Objekt Primzahlen an. Die count_primes-Funktion sendet Zahlen an den Nachrichtenblock, empfängt die Ausgabewerte des Nachrichtenblocks und gibt die Zahlen, die Primzahlen sind, an die Konsole aus.

// Illustrates usage of a message buffer that does not use filtering.
void count_primes(unsigned long random_seed)
{
   // Holds prime numbers.
   vector<unsigned long> primes;

   // Adds numbers that are prime to the vector object.
   transformer<unsigned long, unsigned long> t(
      [&primes](unsigned long n) -> unsigned long {
         if (is_prime(n))
            primes.push_back(n);
         return n;
      }
   );

   // Send random values to the message buffer.
   mt19937 generator(random_seed);
   for (int i = 0; i < 20; ++i)
      send(t, generator()%10000);

   // Receive from the message buffer the same number of times
   // to ensure that the message buffer has processed each message.
   for (int i = 0; i < 20; ++i)
      receive(t);

   // Print the prime numbers to the console.
   wcout << L"The following numbers are prime: " << endl;
   for_each(primes.begin(), primes.end(), [](unsigned long prime) {
      wcout << prime << endl;
   });
}

Das transformer-Objekt verarbeitet alle Eingabewerte. Es benötigt jedoch nur die Werte, bei denen es sich um Primzahlen handelt. Die Anwendung kann zwar so geschrieben werden kann, dass der Nachrichtenabsender nur Primzahlen sendet, jedoch können die Anforderungen des Nachrichtenempfängers nicht immer bekannt sein.

Die folgende Funktion count_primes_filter führt die gleiche Aufgabe wie die count_primes-Funktion aus. Das transformer-Objekt in dieser Version verwendet jedoch eine Filterfunktion, damit nur die Werte angenommen werden, die Primzahlen sind. Die Funktion, die die Aktion ausführt, empfängt nur Primzahlen. Daher muss sie die is_prime-Funktion nicht aufrufen.

Da das transformer-Objekt nur Primzahlen empfängt, kann das transformer-Objekt selbst die Primzahlen enthalten. Das bedeutet, dass das transformer-Objekt in diesem Beispiel nicht benötigt wird, um dem vector-Objekt die Primzahlen hinzuzufügen.

// Illustrates usage of a message buffer that uses filtering.
void count_primes_filter(unsigned long random_seed)
{
   // Accepts numbers that are prime.
   transformer<unsigned long, unsigned long> t(
      [](unsigned long n) -> unsigned long {
         // The filter function guarantees that the input value is prime.
         // Return the input value.
         return n;
      },
      NULL,      
      [](unsigned long n) -> bool {
         // Filter only values that are prime.
         return is_prime(n);
      }
   );

   // Send random values to the message buffer.
   mt19937 generator(random_seed);
   size_t prime_count = 0;
   for (int i = 0; i < 20; ++i)
      if (send(t, generator()%10000))
         ++prime_count;

   // Print the prime numbers to the console. 
   wcout << L"The following numbers are prime: " << endl;
   while (prime_count-- > 0)
      wcout << receive(t) << endl;
}

Das transformer-Objekt verarbeitet jetzt nur die Werte, die Primzahlen sind. Im vorherigen Beispiel verarbeitet das transformer-Objekt alle Nachrichten. Daher muss im vorherigen Beispiel die gleiche Anzahl von Nachrichten empfangen werden, wie gesendet wurden. In diesem Beispiel wird anhand des Ergebnisses der Concurrency::send-Funktion die Anzahl der Nachrichten bestimmt, die vom transformer-Objekt empfangen werden müssen. Die send-Funktion gibt true zurück, wenn der Nachrichtenpuffer die Nachricht annimmt, und false, wenn der Nachrichtenpuffer die Nachricht ablehnt. Daher stimmt die Häufigkeit, mit der der Nachrichtenpuffer die Nachricht annimmt, mit der Anzahl der Primzahlen überein.

Der folgende Code veranschaulicht das vollständige Beispiel. In dem Beispiel werden die count_primes-Funktion und die count_primes_filter-Funktion aufgerufen.

// primes-filter.cpp
// compile with: /EHsc
#include <agents.h>
#include <algorithm>
#include <iostream>
#include <random>

using namespace Concurrency;
using namespace std;

// Determines whether the input value is prime.
bool is_prime(unsigned long n)
{
   if (n < 2)
      return false;
   for (unsigned long i = 2; i < n; ++i)
   {
      if ((n % i) == 0)
         return false;
   }
   return true;
}

// Illustrates usage of a message buffer that does not use filtering.
void count_primes(unsigned long random_seed)
{
   // Holds prime numbers.
   vector<unsigned long> primes;

   // Adds numbers that are prime to the vector object.
   transformer<unsigned long, unsigned long> t(
      [&primes](unsigned long n) -> unsigned long {
         if (is_prime(n))
            primes.push_back(n);
         return n;
      }
   );

   // Send random values to the message buffer.
   mt19937 generator(random_seed);
   for (int i = 0; i < 20; ++i)
      send(t, generator()%10000);

   // Receive from the message buffer the same number of times
   // to ensure that the message buffer has processed each message.
   for (int i = 0; i < 20; ++i)
      receive(t);

   // Print the prime numbers to the console.
   wcout << L"The following numbers are prime: " << endl;
   for_each(primes.begin(), primes.end(), [](unsigned long prime) {
      wcout << prime << endl;
   });
}

// Illustrates usage of a message buffer that uses filtering.
void count_primes_filter(unsigned long random_seed)
{
   // Accepts numbers that are prime.
   transformer<unsigned long, unsigned long> t(
      [](unsigned long n) -> unsigned long {
         // The filter function guarantees that the input value is prime.
         // Return the input value.
         return n;
      },
      NULL,      
      [](unsigned long n) -> bool {
         // Filter only values that are prime.
         return is_prime(n);
      }
   );

   // Send random values to the message buffer.
   mt19937 generator(random_seed);
   size_t prime_count = 0;
   for (int i = 0; i < 20; ++i)
      if (send(t, generator()%10000))
         ++prime_count;

   // Print the prime numbers to the console. 
   wcout << L"The following numbers are prime: " << endl;
   while (prime_count-- > 0)
      wcout << receive(t) << endl;
}

int wmain()
{
   const unsigned long random_seed = 99714;

   wcout << L"Without filtering:" << endl;
   count_primes(random_seed);

   wcout << L"With filtering:" << endl;
   count_primes_filter(random_seed);
}

Dieses Beispiel erzeugt folgende Ausgabe:

Without filtering:
The following numbers are prime:
9973
9349
9241
8893
1297
7127
8647
3229
With filtering:
The following numbers are prime:
9973
9349
9241
8893
1297
7127
8647
3229

Kompilieren des Codes

Kopieren Sie den Beispielcode, und fügen Sie ihn in ein Visual Studio-Projekt ein, oder fügen Sie ihn in eine Datei mit dem Namen primes-filter.cpp ein, und führen Sie dann den folgenden Befehl in einem Visual Studio 2010-Eingabeaufforderungsfenster aus.

cl.exe /EHsc primes-filter.cpp

Robuste Programmierung

Eine Filterfunktion kann eine Lambda-Funktion, ein Funktionsobjekt oder ein Funktionszeiger sein. Jede Filterfunktion nimmt eines der folgenden Formate an:

bool (_Type)
bool (_Type const &)

Um das unnötige Kopieren von Daten zu vermeiden, verwenden Sie das zweite Format bei einem aggregierten Typ, der anhand des Werts übertragen wird.

Siehe auch

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Kompilieren des Codes

Robuste Programmierung

Siehe auch

Referenz

Konzepte

Weitere Ressourcen

Zusätzliche Ressourcen