方法: メッセージ ブロック フィルターを使用する
ここでは、フィルター関数を使用して、非同期メッセージ ブロックでメッセージの受け入れや拒否がメッセージ ペイロードに基づいて行われるようにする方法について説明します。
Concurrency::unbounded_buffer、Concurrency::call、Concurrency::transformer などのメッセージ ブロック オブジェクトを作成する場合、メッセージ ブロックがメッセージを受け入れるか拒否するかを決めるフィルター関数を指定できます。 フィルター関数は、メッセージ ブロックが特定の値のみを受信するようにする便利な方法です。
フィルター関数は、メッセージ ブロックを接続してデータ フロー ネットワークを形成できるという点で重要です。 データ フロー ネットワークでは、メッセージ ブロックが特定の基準を満たすメッセージのみを処理することによってデータのフローを制御します。 このモデルと制御フロー モデルを比較してください。制御フロー モデルでは、条件付きステートメントやループなどの制御構造体を使用してデータのフローが調整されます。
ここでは、メッセージ フィルターの基本的な使用例を示します。 メッセージ フィルターとデータ フロー モデルを使用してメッセージ ブロックを接続する方法の別の例については、「チュートリアル: データフロー エージェントの作成」および「チュートリアル: イメージ処理ネットワークの作成」を参照してください。
使用例
次の関数 count_primes について考えます。この関数では、受信メッセージをフィルター処理しないメッセージ ブロックの基本的な使用方法を示します。 メッセージ ブロックは、素数を std::vector オブジェクトに追加します。 count_primes 関数は、いくつかの数をメッセージ ブロックに送信し、メッセージ ブロックから出力値を受信し、素数をコンソールに出力します。
// 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;
});
}
transformer オブジェクトはすべての入力値を処理します。ただし、必要なのは素数のみです。 メッセージ送信側が素数のみを送信するようにアプリケーションを記述することもできますが、メッセージ受信側の要件が必ずしも判明しているとは限りません。
次の関数 count_primes_filter は、count_primes 関数と同じタスクを実行します。 ただし、このバージョンの transformer オブジェクトは、フィルター関数を使用して素数のみを受け入れます。 アクションを実行する関数は素数のみを受信するため、is_prime 関数を呼び出す必要はありません。
transformer オブジェクトは素数のみを受信するため、transformer オブジェクト自体にそれらの素数を保持できます。 つまり、この例の transformer オブジェクトは、素数を vector オブジェクトに追加する必要はありません。
// 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;
}
今回の transformer オブジェクトは素数のみを処理します。 前の例の transformer オブジェクトはすべてのメッセージを処理します。 したがって、前の例では、送信メッセージの数と受信メッセージの数が一致する必要があります。 この例では、Concurrency::send 関数の結果を使用して、transformer オブジェクトから受信するメッセージの数を決定します。 send 関数は、メッセージ バッファーがメッセージを受け入れた場合は true を返し、メッセージ バッファーがメッセージを拒否した場合は false を返します。 したがって、メッセージ バッファーがメッセージを受け入れる回数は、素数の数と一致します。
コード例全体を次に示します。 この例では、count_primes 関数と count_primes_filter 関数の両方を呼び出します。
// 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);
}
この例を実行すると、次の出力が生成されます。
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
コードのコンパイル
プログラム例をコピーし、Visual Studio プロジェクトに貼り付けるか、primes-filter.cpp という名前のファイルに貼り付け、Visual Studio 2010 のコマンド プロンプト ウィンドウで次のコマンドを実行します。
cl.exe /EHsc primes-filter.cpp
信頼性の高いプログラミング
ラムダ関数、関数ポインター、または関数オブジェクトをフィルター関数として使用できます。 各フィルター関数の形式は次のいずれかになります。
bool (_Type)
bool (_Type const &)
データの不必要なコピーをなくすには、値で伝達される集約型を扱うときに 2 番目の形式を使用します。