Практическое руководство. Использование обработки исключений для выхода из параллельного цикла
В этом разделе показано, как написать алгоритм поиска для базовой структуры дерева.
В разделе "Отмена" объясняется роль отмены в библиотеке параллельных шаблонов. Использование обработки исключений является менее эффективным способом отмены параллельной работы, чем использование методов параллелизма::task_group::cancel и concurrency::structured_task_group::cancel . Однако один из сценариев, когда использование обработки исключений для отмены работы подходит при вызове в стороннюю библиотеку, которая использует задачи или параллельные алгоритмы, но не предоставляет task_group structured_task_group объект для отмены.
Пример: базовый тип дерева
В следующем примере показан базовый tree тип, содержащий элемент данных и список дочерних узлов. В следующем разделе показан текст for_all метода, который рекурсивно выполняет рабочую функцию на каждом дочернем узле.
// A simple tree structure that has multiple child nodes.
template <typename T>
class tree
{
public:
explicit tree(T data)
: _data(data)
{
}
// Retrieves the data element for the node.
T get_data() const
{
return _data;
}
// Adds a child node to the tree.
void add_child(tree& child)
{
_children.push_back(child);
}
// Performs the given work function on the data element of the tree and
// on each child.
template<class Function>
void for_all(Function& action);
private:
// The data for this node.
T _data;
// The child nodes.
list<tree> _children;
};
Пример. Параллельное выполнение работы
В следующем примере показан for_all метод. Он использует алгоритм параллелизма::p arallel_for_each для выполнения рабочей функции на каждом узле дерева параллельно.
// Performs the given work function on the data element of the tree and
// on each child.
template<class Function>
void for_all(Function& action)
{
// Perform the action on each child.
parallel_for_each(begin(_children), end(_children), [&](tree& child) {
child.for_all(action);
});
// Perform the action on this node.
action(*this);
}
Пример. Поиск дерева для значения
В следующем примере показана функция search_for_value, которая выполняет поиск значения в предоставленном объекте tree. Эта функция передает for_all методу рабочую функцию, которая вызывается при поиске узла дерева, содержащего предоставленное значение.
Предположим, что tree класс предоставляется сторонней библиотекой и что ее нельзя изменить. В этом случае использование обработки исключений подходит, так как for_all метод не предоставляет task_group вызывающим объекту или structured_task_group объекту. Поэтому рабочая функция не может напрямую отменить ее родительскую группу задач.
Когда рабочая функция, предоставляемая группе задач, создает исключение, среда выполнения останавливает все задачи, которые находятся в группе задач (включая все дочерние группы задач), и удаляет все задачи, которые еще не запущены. Функция search_for_value использует блок try-catch, чтобы зафиксировать исключение и вывести результат на консоль.
// Searches for a value in the provided tree object.
template <typename T>
void search_for_value(tree<T>& t, int value)
{
try
{
// Call the for_all method to search for a value. The work function
// throws an exception when it finds the value.
t.for_all([value](const tree<T>& node) {
if (node.get_data() == value)
{
throw &node;
}
});
}
catch (const tree<T>* node)
{
// A matching node was found. Print a message to the console.
wstringstream ss;
ss << L"Found a node with value " << value << L'.' << endl;
wcout << ss.str();
return;
}
// A matching node was not found. Print a message to the console.
wstringstream ss;
ss << L"Did not find node with value " << value << L'.' << endl;
wcout << ss.str();
}
Пример. Создание и поиск дерева параллельно
В следующем примере создается объект и выполняется поиск нескольких значений tree параллельно. Эта build_tree функция показана далее в этом разделе.
int wmain()
{
// Build a tree that is four levels deep with the initial level
// having three children. The value of each node is a random number.
mt19937 gen(38);
tree<int> t = build_tree<int>(4, 3, [&gen]{ return gen()%100000; });
// Search for a few values in the tree in parallel.
parallel_invoke(
[&t] { search_for_value(t, 86131); },
[&t] { search_for_value(t, 17522); },
[&t] { search_for_value(t, 32614); }
);
}
В этом примере используется алгоритм параллелизма::p arallel_invoke для параллельного поиска значений. Дополнительные сведения об этом алгоритме см. в разделе "Параллельные алгоритмы".
Пример: готовый пример кода обработки исключений
Следующий полный пример использует обработку исключений для поиска значений в базовой структуре дерева.
// task-tree-search.cpp
// compile with: /EHsc
#include <ppl.h>
#include <list>
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <sstream>
#include <random>
using namespace concurrency;
using namespace std;
// A simple tree structure that has multiple child nodes.
template <typename T>
class tree
{
public:
explicit tree(T data)
: _data(data)
{
}
// Retrieves the data element for the node.
T get_data() const
{
return _data;
}
// Adds a child node to the tree.
void add_child(tree& child)
{
_children.push_back(child);
}
// Performs the given work function on the data element of the tree and
// on each child.
template<class Function>
void for_all(Function& action)
{
// Perform the action on each child.
parallel_for_each(begin(_children), end(_children), [&](tree& child) {
child.for_all(action);
});
// Perform the action on this node.
action(*this);
}
private:
// The data for this node.
T _data;
// The child nodes.
list<tree> _children;
};
// Builds a tree with the given depth.
// Each node of the tree is initialized with the provided generator function.
// Each level of the tree has one more child than the previous level.
template <typename T, class Generator>
tree<T> build_tree(int depth, int child_count, Generator& g)
{
// Create the tree node.
tree<T> t(g());
// Add children.
if (depth > 0)
{
for(int i = 0; i < child_count; ++i)
{
t.add_child(build_tree<T>(depth - 1, child_count + 1, g));
}
}
return t;
}
// Searches for a value in the provided tree object.
template <typename T>
void search_for_value(tree<T>& t, int value)
{
try
{
// Call the for_all method to search for a value. The work function
// throws an exception when it finds the value.
t.for_all([value](const tree<T>& node) {
if (node.get_data() == value)
{
throw &node;
}
});
}
catch (const tree<T>* node)
{
// A matching node was found. Print a message to the console.
wstringstream ss;
ss << L"Found a node with value " << value << L'.' << endl;
wcout << ss.str();
return;
}
// A matching node was not found. Print a message to the console.
wstringstream ss;
ss << L"Did not find node with value " << value << L'.' << endl;
wcout << ss.str();
}
int wmain()
{
// Build a tree that is four levels deep with the initial level
// having three children. The value of each node is a random number.
mt19937 gen(38);
tree<int> t = build_tree<int>(4, 3, [&gen]{ return gen()%100000; });
// Search for a few values in the tree in parallel.
parallel_invoke(
[&t] { search_for_value(t, 86131); },
[&t] { search_for_value(t, 17522); },
[&t] { search_for_value(t, 32614); }
);
}
В этом примере создается следующий пример выходных данных.
Found a node with value 32614.
Found a node with value 86131.
Did not find node with value 17522.
Компиляция кода
Скопируйте пример кода и вставьте его в проект Visual Studio или вставьте его в файл с именем task-tree-search.cpp , а затем выполните следующую команду в окне командной строки Visual Studio.
cl.exe /EHsc task-tree-search.cpp
См. также
Отмена в библиотеке параллельных шаблонов
Обработка исключений
Параллелизм задач
Параллельные алгоритмы
Класс task_group
Класс structured_task_group
Функция parallel_for_each