如何使用MPI与C++对广播后的二维数组执行并行求和

现有代码错误修正 #

• 0号进程给m、n赋值时错误添加了取地址符，属于语法错误，直接对变量赋值即可
• 二维数组广播逻辑错误：每一行只有n个元素，原代码写的m*n会导致内存越界，且循环结束括号写反
• 原有sumProc += 1是无效代码，直接删除即可
• 内存释放逻辑错误：需要先逐行释放二维数组的每一行，再释放一级指针
• 修正广播逻辑后所有进程都能拿到完整二维数组，4个进程刚好各自对应一行，分别计算行和后通过归约得到全局总和

需添加的两行求和代码 #

在注释位置直接插入以下两行即可：

for (int j = 0; j < n; j++)
    sumProc += arr[procRank][j];

这里直接用进程编号procRank对应二维数组的行索引，4个进程并行计算4行的和，归约后自动累加得到整个数组的总和。

完整可运行代码 #

#include <mpi.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main (int argc, char** argv)
{
    int procNum, procRank, m, n;
    int sumProc = 0, sumAll = 0;
    int** arr;
    MPI_Status status;

    MPI_Init(NULL, NULL);
    MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD, &procNum);
    MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &procRank);

    if (procRank == 0) {
        m = 4;
        n = 5;
    }

    MPI_Bcast(&m, 1, MPI_INT, 0, MPI_COMM_WORLD);
    MPI_Bcast(&n, 1, MPI_INT, 0, MPI_COMM_WORLD);

    int sample_array[4][5] = {
    {50, 55, 62, 70, 85},
    {35, 42, 45, 47, 49},
    {32, 33, 36, 37, 38},
    {25, 30, 30, 35, 30}
    };

    arr = new int*[m];
    for (int i = 0; i < m; i++) {
        arr[i] = new int[n];
    }

    if (procRank == 0) {
        for (int i = 0; i < m; i++) {
            for (int j = 0; j < n; j++) {
                arr[i][j] = sample_array[i][j];
                printf("%i ", arr[i][j]);
            }
            printf("\n");
        }
    }
    for (int i = 0; i < m; i++) {
        MPI_Bcast(arr[i], n, MPI_INT, 0, MPI_COMM_WORLD);
    }

    // Need two lines of code here to sum the array (rows and columns)
    for (int j = 0; j < n; j++)
        sumProc += arr[procRank][j];

    MPI_Reduce(&sumProc, &sumAll, 1, MPI_INT, MPI_SUM, 0, MPI_COMM_WORLD);

    if (procRank == 0) {
        printf("sumAll = %i \n", sumAll);
    }

    for (int i = 0; i < m; i++) {
        delete[] arr[i];
    }
    delete[] arr;

    MPI_Finalize();
    return 0;
}

运行后0号进程会输出总和866，符合预期。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Brianna Drew