MPI内置类型与自定义类型

内置类型

MPI_CHAR: 字符型

• MPI_UNSIGNED_CHAR: 无符号字符型
• MPI_BYTE: 字节型
• MPI_SHORT: 短整型
• MPI_UNSIGNED_SHORT: 无符号短整型
• MPI_INT: 整型
• MPI_UNSIGNED: 无符号整型
• MPI_LONG: 长整型
• MPI_UNSIGNED_LONG: 无符号长整型
• MPI_FLOAT: 单精度浮点型
• MPI_DOUBLE: 双精度浮点型
• MPI_LONG_DOUBLE: 长双精度浮点型

自定义类型

MPI_Type_contiguous: 创建一个由相同大小的元素组成的类型

函数原型

int MPI_Type_contiguous(int count, MPI_Datatype oldtype, 
MPI_Datatype *newtype)

参数详解

• count：新类型中元素的数量。
• oldtype：待复制元素的类型。
• newtype：返回一个新类型。

MPI_Type_vector: 创建一个由相同大小、位于相隔固定间距的元素组成的类型

函数原型

int MPI_Type_vector(int count, 
int blocklength, int stride, MPI_Datatype oldtype, 
MPI_Datatype *newtype)

参数详解

• count：向量中连续元素的数量。
• blocklength：向量中相邻元素之间的间距。
• stride：元素之间的间距（读取到该元素后，要跳过多少个元素才能读取下一个元素）。
• oldtype：待复制元素的类型。
• newtype：返回一个新类型。

MPI_Type_create_struct: 创建一个由不同类型的元素组成的类型

函数原型

int MPI_Type_create_struct(int count, const int* array_of_blocklengths, 
const MPI_Aint* array_of_displacements,
const MPI_Datatype* array_of_types, MPI_Datatype* newtype)

参数详解

• count：新类型中元素的数量。
• array_of_blocklengths：指定每个元素的长度。
• array_of_displacements：指定每个元素的偏移量。需要注意的是，对于数组类型，偏移量必须是 MPI_Aint 类型。
• array_of_types：指定每个元素的类型。
• newtype：返回一个新类型。

代码实例

#include 
#include 

typedef struct {
  int x, y;
} Vector2D;

int main(int argc, char** argv) {
  int size, rank;
  MPI_Init(&argc, &argv);
  MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD, &size);
  MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &rank);

  MPI_Datatype Vector2D_type;
  MPI_Type_vector(1, 2, 3, MPI_INT, &Vector2D_type);
  const MPI_Aint displacements[] = {0, offsetof(Vector2D, y)};
  const int blocklengths[] = {1, 1};
  MPI_Datatype types[] = {MPI_INT, MPI_INT};
  MPI_Type_create_struct(2, blocklengths, displacements, types, &Vector2D_type);
  MPI_Type_commit(&Vector2D_type);

  if (rank == 0) {
    Vector2D v = {1, 2};
    MPI_Send(&v, 1, Vector2D_type, 1, 0, MPI_COMM_WORLD);
    printf("Process 0 sent vector [%d, %d] to process 1\n", v.x, v.y);
  } else if (rank == 1) {
    Vector2D v_recv;
    MPI_Recv(&v_recv, 1, Vector2D_type, 0, 0, MPI_COMM_WORLD, MPI_STATUS_IGNORE);
    printf("Process 1 received vector [%d, %d] from process 0\n", v_recv.x, v_recv.y);
  }

  MPI_Type_free(&Vector2D_type);
  MPI_Finalize();

  return 0;
}

MPI_Type_indexed函数创建一个由相同大小的元素组成的类型，但这些元素并不连续，而是位于一个数组的不同位置

函数原型

int MPI_Type_indexed(int count, const int* array_of_blocklengths, 
const int* array_of_displacements,
 MPI_Datatype oldtype, MPI_Datatype* newtype)

参数详解

• count：新类型中元素的数量。
• array_of_blocklengths：一个整数数组，指定每个块中连续元素的数量。
• array_of_displacements：一个整数数组，指定每个块的起始位置。
• oldtype：待复制元素的类型。
• newtype：返回一个新类型。

代码实例

#include 
#include 

int main(int argc, char** argv) {
  int size, rank;
  MPI_Init(&argc, &argv);
  MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD, &size);
  MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &rank);

  int block_lengths[3] = {2, 3, 2};
  int displacements[3] = {0, 4, 12};
  int data[7] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7};
  MPI_Datatype Complex_type;
  MPI_Type_indexed(3, block_lengths, displacements, MPI_INT, &Complex_type);
  MPI_Type_commit(&Complex_type);

  if (rank == 0) {
    printf("Sending complex data...\n");
    MPI_Send(data, 1, Complex_type, 1, 0, MPI_COMM_WORLD);
  } else if (rank == 1) {
    int recv_data[7];
    MPI_Recv(recv_data, 7, MPI_INT, 0, 0, MPI_COMM_WORLD, MPI_STATUS_IGNORE);
    printf("Received complex data: [");
    for (int i = 0; i < 7; i++) {
      printf("%d ", recv_data[i]);
    }
    printf("]\n");
  }

  MPI_Type_free(&Complex_type);
  MPI_Finalize();
  
  return 0;
}

MPI_Type_hvector 创建一个向量数据类型，但与 MPI_Type_vector 不同的是，所有的数据元素不需要具有相同的大小和类型。具体来说，MPI_Type_hvector 允许用户按照任意的字节长距离来描述向量的结构

函数原型

int MPI_Type_hvector(int count, int blocklength, 
MPI_Aint stride, MPI_Datatype oldtype, MPI_Datatype *newtype)

参数详解

• count：向量中元素的数量。
• blocklength：向量中每个元素的个数。
• stride：相邻元素之间的偏移（以字节为单位）。
• oldtype：要重复的原始数据类型。
• newtype：输出的新数据类型。

代码实例
假设有一个数组 a，它的每个元素的大小是 4 字节，我们想要创建一个新的 MPI 类型，每 2 个元素组合在一起，组成一个长度为 8 字节的结构体。在这种情况下，我们可以使用 MPI_Type_hvector 来创建新的数据类型：

MPI_Datatype struct_type, temp_type;
MPI_Type_contiguous(2, MPI_INT, &temp_type);
MPI_Type_create_resized(temp_type, 0, 8, &struct_type);
MPI_Type_commit(&struct_type);
MPI_Type_free(&temp_type);

MPI_Datatype vector_type;
MPI_Type_hvector(4, 1, 8, struct_type, &vector_type);
MPI_Type_commit(&vector_type);