Como: use combinável para melhorar o desempenho

Artigo
02/25/2013

Este exemplo mostra como usar a classe de concurrency::combinable para calcular a soma dos números em um objeto de std::array que são chave.A classe de combinable melhora o desempenho eliminando o estado compartilhado.

Dica
Em alguns casos, o mapa paralelo (concurrency::parallel_transform) e reduz (concorrência:: parallel_reduce) pode fornecer melhorias de desempenho sobre combinable.Para um exemplo que usa o mapa e reduz operações para gerar os mesmos resultados que este exemplo, consulte Algoritmos paralelos.

Exemplo

O exemplo a seguir usa a função de std::accumulate para calcular a soma dos elementos em uma matriz que são chave.Nesse exemplo, a é um objeto de array e a função de is_prime determina se o valor de entrada é principal.

prime_sum = accumulate(begin(a), end(a), 0, [&](int acc, int i) {
   return acc + (is_prime(i) ? i : 0);
});

O exemplo a seguir mostra uma maneira de naïve de parallelize o exemplo anterior.Este exemplo usa o algoritmo de concurrency::parallel_for_each para processar paralelamente a matriz e um objeto de concurrency::critical_section para sincronizar acesso à variável de prime_sum .Este exemplo não redimensiona porque cada thread deve esperar o recurso compartilhado para ficar disponível.

critical_section cs;
prime_sum = 0;
parallel_for_each(begin(a), end(a), [&](int i) {
   cs.lock();
   prime_sum += (is_prime(i) ? i : 0);
   cs.unlock();
});

O seguinte exemplo usa um objeto de combinable para melhorar o desempenho do exemplo anterior.Este exemplo elimina a necessidade para objetos de sincronização; redimensiona porque o objeto de combinable permite que cada segmento para executar independente sua tarefa.

Um objeto de combinable é normalmente usado em duas etapas.Primeiro, gerar uma série de cálculos refinados executando o trabalho paralelamente.Em seguida, combina (ou reduzir) computações em um resultado final.Este exemplo usa o método de concurrency::combinable::local para obter uma referência para a soma local.Use o método de concurrency::combinable::combine e um objeto de std::plus para combinar computações locais no resultado final.

combinable<int> sum;
parallel_for_each(begin(a), end(a), [&](int i) {
   sum.local() += (is_prime(i) ? i : 0);
});
prime_sum = sum.combine(plus<int>());

O seguinte exemplo completo calcula a soma de números primos em série e paralelamente.O exemplo imprime no console a hora que são necessários para executar ambos os cálculos.

// parallel-sum-of-primes.cpp
// compile with: /EHsc
#include <windows.h>
#include <ppl.h>
#include <array>
#include <numeric>
#include <iostream>

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;
}

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

int wmain()
{   
   // Create an array object that contains 200000 integers.
   array<int, 200000> a;

   // Initialize the array such that a[i] == i.
   iota(begin(a), end(a), 0);

   int prime_sum;
   __int64 elapsed;

   // Compute the sum of the numbers in the array that are prime.
   elapsed = time_call([&] {
      prime_sum = accumulate(begin(a), end(a), 0, [&](int acc, int i) {
         return acc + (is_prime(i) ? i : 0);
      });
   });   
   wcout << prime_sum << endl;   
   wcout << L"serial time: " << elapsed << L" ms" << endl << endl;

   // Now perform the same task in parallel.
   elapsed = time_call([&] {
      combinable<int> sum;
      parallel_for_each(begin(a), end(a), [&](int i) {
         sum.local() += (is_prime(i) ? i : 0);
      });
      prime_sum = sum.combine(plus<int>());
   });
   wcout << prime_sum << endl;
   wcout << L"parallel time: " << elapsed << L" ms" << endl << endl;
}

A seguinte saída de exemplo são para um computador que tem quatro processadores.

Compilando o código

Para compilar o código, copie e cole-o em um projeto Visual Studio, ou colagem em um arquivo chamado parallel-sum-of-primes.cpp e executado no seguinte comando em uma janela de prompt de comando Visual Studio.

cl.exe /EHsc parallel-sum-of-primes.cpp