在多线程程序中使用exprtk

Using exprtk in a multithreaded program

本文关键字：exprtk 多线程 程序      更新时间：2023-10-16

我需要编写一个程序，其中字符串表达式的计算非常频繁。下面是一个表达式的例子:

"x0*a0*a0+x1*a1+x2*a2+x3*a3+x4*a4....."

表达式可以是长表达式，一个字符串可以包含多个这样的表达式。

我用c++库exprtk写了一些测试代码。

vector<std::string> observation_functions;
vector<std::string> string_indices;

template<typename T>
float* get_observation(float* sing_j, float* zrlist, int num_functions,int num_variables)
{
    //omp_set_nested(1);
    float* results = (float*)malloc(sizeof(float)*num_functions);
    exprtk::symbol_table<float> symbol_table;
    exprtk::expression<T> expression;
    exprtk::parser<T> parser;
    int i;
    for( i = 0; i < num_variables; i++)
    {
            symbol_table.add_variable("x"+string_indices[i], sing_j[i]);
            symbol_table.add_variable("a"+string_indices[i], zrlist[i]);
    }
    expression.register_symbol_table(symbol_table);
    for(i = 0; i < num_functions; i++)
    {
            parser.compile(observation_functions[i],expression);
            results[i] = expression.value();
    }
    return results;
}

int main()
{
    for( int i = 0; i < 52; i++)
    {
    ostringstream s2;
    s2<<i;
    string_indices.push_back(s2.str());
    }

    string hfun ="x0*a0*a0+x1*a1+x2*a2+x3*a3+x4*a4+x5*a5+x6*a6+x7*a7+x8*a8+x9*a9+x10*a10+x11*a11+x12*a12+x13*a13+x14*a14+x15*a15+x16*a16+x17*a17+x18*a18+x19*a19+x20*a20+x21*a21+x22*a22+x23*a23+x24*a24+x25*a25+x26*a26+x27*a27+x28*a28+x29*a29+x30*a30+x31*a31+x32*a32+x33*a33+x34*a34+x35*a35+x36*a36+x37*a37+x38*a38+x39*a39+x40*a40+x41*a41+x42*a42+x43*a43+x44*a44+x45*a45+x46*a46+x47*a47+x48*a48+x49*a49+x50*a50+x51*a51 ";

    boost::split(observation_functions, hfun, boost::is_any_of(" "));
    float *a=(float*)malloc(52*sizeof(float));
    float* c=(float*)malloc(52*sizeof(float));
    struct timeval t0,t1;
    gettimeofday(&t0, 0);
    for(int j=0; j < 210; j++)
        #pragma omp parallel for schedule(static,1) num_threads(8)
        for(int i=0;i<104;i++)
            float* b =get_observation<float>(a,c,1,52);
    gettimeofday(&t1, 0);
    long elapsed = (t1.tv_sec-t0.tv_sec)*1000000 + t1.tv_usec-t0.tv_usec;
    cout<<"elapsed:"<<elapsed<<endl;
}

注意，这是测试代码。在实际中，每个线程将使用一组不同的值来计算表达式。这段代码工作得很好，但我需要使它运行得更快。

基于其他一些实验，我发现我不能与多个线程共享单个符号表来更快地计算单个表达式。在多个线程之间共享符号表会导致内存损坏错误。

有没有人能给我一些建议，告诉我怎样才能提高性能。

假设您有N线程。然后，在主程序(在函数外，在for循环外)中创建exprtk相关对象(包括symbol_table, expression, parser)的N集。

您可以使用vector<>来存储它们:例如，对于expression对象，它将使用vector<expression> expressions;

然后，在调用函数时将引用传递给这些对象，

for(int i=0;i<104;i++)
    get_observation<float>(expressions[i], more params here..)

模板函数定义:template <typename T> T* get_observation(expression & exp, more params here..)

您也可以创建一组对象并通过复制创建其他对象，如Aloalo所建议的。

注:更喜欢使用智能指针，https://stackoverflow.com/a/19042634不要忘记删除本地某处分配的内存

您可以尝试只构建一次exprtk对象，并为每个线程创建一个副本。如果复制exprtk对象比构造exprtk对象快，那么这应该更快。

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