Камерон Хьюз - Параллельное и распределенное программирование на С++

Итак, рассмотрим определение операторов "«" и ">>" для класса pvm__stream.Оператор вставки (<<) используется для заключения в оболочку функций pvm_send () и pvm_pk.Вот как выглядит определение этого операторного метода.

// Листинг 11.13. Определение оператора "<<" для класса

// pvm_stream class

pvm_stream &pvm_stream::operator<<(int Data) {

//...

reset();

pvm_pkint(&Data,1,1); pvm_send(TaskId,MessageId); //.. .

return(*this);

}

Подобное определение существует для каждого типа данных, которые будут обрабатываться с использованием класса pvm_stream.Метод reset() унаследован от класса mios.Этот метод используется для инициализации буфера отправки д анных. TaskIdи MessageId— это члены данных класса pvm_stream,которые устанавливаются с помо щ ью мето д ов taskId() и messageId(). Определяемый здесь оператор вставки позволяет отправлять данные PVM-задаче с помощью стандартной записи операции вывода в поток.

int Value = 2004;

pvm_stream MyStream;

//...

MyStream << Value;

//.. .

Оператор извлечения данных (>>) используется подобным образом, но для получения сообщений от PVM-задач. В действительности оператор ">>" заключает в оболочку функции pvm_recv() и pvmupk(). Определение этого операторного м етода выглядит так.

// Листинг 11.14. Определение оператора для класса

// pvm_stream

pvm_stream &pvm_stream::operator>>(int &Data) {

int BufId;

//. . .

BufId = pvm_recv(TaskId,MessageId);

StreamState = pvm_upkint(&Data,l,l); //.. .

return(*this);

}

Этот тип определения позволяет получать сообщения от PVM-задач с помощью оператора извлечения данных.

int Value;

pvm_stream MyStream;

MyStream >> Value;

Поскольку каждый из рассмотренных операторных методов возвращает ссылку на тип pvm_stream, операторы вставки и извлечения можно соединить в цепочку.

Mystream << Valuel << Value2;

Mystream >> Value3 >> Value4;

Используя этот простой синтаксис, программист изолирован от более громоздкого синтаксиса функций pvm_send, pvm_pk, pvm_upkи pvm_recv. При этом он работает с более знакомыми для него объектно-ориентированными потоками данных. В данном случае поток данных представляет буфер сообщений, а элементы, которые помещаются в него или извлекаются оттуда, представляют сообщения, которыми обмениваются между собой PVM-процессы. Вспомните, что каждый PVM-процесс имеет отдельное адресное пространство. Поэтому операторы "<<" и ">>" не только маскируют вызовы функций pvm_send и pvm_recv, они также маскируют заложенную в них организацию связи. Поскольку класс pvm_stream можно использовать в много-поточной среде, операторы вставки и извлечения данных должны обеспечивать безопасность потоков выполнения.

Класс pvm_stream (см. рис. 11.4) содержит класс mutex. Класс mutex можно использовать для защиты критических разделов, которые имеются в классе pvm_stream. Класс pvm_stream инкапсулирует доступ к буферу отправки и буферу приема данных. Взаимодействие потоков выполнения и класса pvm_stream с буферами pvm_send и pvm_receive показано на рис. 11.5.

Критическими разделами являются не только буферы отправки и приема данных. Класс mios,используемый для хранения состояния класса pvm_stream,также является критическим разделом. Для защиты этого компонента можно использовать класс mutex.

При обращении к операторам вставки и извлечения данных можно использовать объект Mutex.

// Листинг 11.15.

//Определение операторов «<<���» и «>>» для класса pvm_stream

pvm_stream &pvm_stream::operator<<(int Data) {

//.. .

Mutex.lock(); reset();

pvm_pkint(&Data,1,1); pvm_send(TaskId,MessageId); Mutex.unlock(); //.. .

return(*this);

}

pvm_stream &pvm_stream::operator>>(int &Data) {

int BufId; //. . .

Mutex.lock();

BufId = pvm_recv(TaskId,MessageId);

StreamState = pvm_upkint(&Data,1,1);

Mutex.unlock();

//. . .

return(*this);

}

Этот вид защиты позволяет сделать класс pvm_streamбезопасным. Здесь мы не представили код обработки исключений или другой код, который бы позволил предотвратить бесконечные отсрочки или взаимную блокировку. Основнал идея в данном случае — сделать акцент на компонентах и вариантах архитектуры, которые пригодны для поддержки параллелизма. Интерфейсный класс mutexи класс pvm_streamможно использовать многократно, и оба они поддерживают параллельное программирование. Предполагается, что объекты класса pvm_streamдолжны использоваться PVM-задачами при отправке и приеме сообщений. Но это не является жестким требованием. Для того чтобы пользователь мог применить концепцию класса pvm_streamк своим классам, для них необходимо определить операторы вставки (<<) и извлечения (>>).