Windows下用VC与QT编译MPI程序入门

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MPI是信息传递接口的简称，常用来进行进程间、机器间的通信与并行计算。一般而言，MPI都会部署在*nix系统下，在Windows下面直接编译、配置MPI并不容易。本文利用MS提供的编译好的MPI的版本，介绍如何在Windows原生环境下（不包括MinGW、CygWin），使用VC或QT编译MPI程序。

下载、安装MPI

MS官网提供编译好的MPI安装程序，可以直接下载【传送门】。下载好后，直接安装既可。

使用VS编写MPI程序

1. 新建工程

新建VC控制台工程。

2. 配置路径

“项目右键→属性→配置属性→VC++目录”中，分别将MPI安装路径里的Inc与Lib路径添加到包含目录和库目录中。PS：上述Lib路径，32位环境下面是指Lib下面的i386文件夹，64位库则是指amd64文件夹。
Demo

3. 配置lib文件

“项目右键→属性→配置属性→链接器→输入→附加依赖项”，添加MPI的lib文件，即msmpi.lib
Demo

4. code

在cpp文件中，写入如下代码（找不到stdafx.h的，可以删掉第一句）：

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#include "stdafx.h"
#include <mpi.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>

#define BUFSIZE 128
#define TAG 0

int main(int argc, char *argv[])
{
    char idstr[32];
    char buff[BUFSIZE];
    int numprocs;
    int myid;
    int i;
    MPI_Status stat;
    /* MPI programs start with MPI_Init; all 'N' processes exist thereafter */
    MPI_Init(&argc,&argv);
    /* find out how big the SPMD world is */
    MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD,&numprocs);
    /* and this processes' rank is */
    MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD,&myid);

    /* At this point, all programs are running equivalently, the rank
      distinguishes the roles of the programs in the SPMD model, with
      rank 0 often used specially... */
    if(myid == 0)
    {
        printf("%d: We have %d processors\n", myid, numprocs);
        for(i=1;i<numprocs;i++)
        {
            sprintf_s(buff, "Hello %d! ", i);
            MPI_Send(buff, BUFSIZE, MPI_CHAR, i, TAG, MPI_COMM_WORLD);
        }
        for(i=1;i<numprocs;i++)
        {
            MPI_Recv(buff, BUFSIZE, MPI_CHAR, i, TAG, MPI_COMM_WORLD, &stat);
            printf("%d: %s\n", myid, buff);
        }
    }
    else
    {
        /* receive from rank 0: */
        MPI_Recv(buff, BUFSIZE, MPI_CHAR, 0, TAG, MPI_COMM_WORLD, &stat);
        sprintf_s(idstr, "Processor %d ", myid);
        strncat_s(buff, idstr, BUFSIZE-1);
        strncat_s(buff, "reporting for duty\n", BUFSIZE-1);
        /* send to rank 0: */
        MPI_Send(buff, BUFSIZE, MPI_CHAR, 0, TAG, MPI_COMM_WORLD);
    }

    /* MPI programs end with MPI Finalize; this is a weak synchronization point */
    MPI_Finalize();
    return 0;
}

PS：这段代码中，由于VS高版本安全性能的提升，不能使用sprintf、strncat函数，因此，代码中全部被改为了sprintf_s与strncat_s。低版本的VS抱错的话，请自动改回来。

5. 修改调试方式

由于MPI程序要能并行计算，必须由mpiexec.exe启动，不能直接运行程序的exe，因此需要修改程序的运行方式。“项目右键→属性→配置属性→调试”，将命令改为mpiexec，工作参数改为$(TargetPath)。
Demo

6. 生成

不报错即可。生成后结果如下：
Demo

使用Qt编写MPI程序

其实严格来说，这讲的是用QtCreator来构建，实际上编译器还是VC的。

1. 新建工程

新建项目→非Qt项目→纯c++语言项目

2. 配置环境变量

可以直接在系统环境变量中配置，也可以在Qt中的“项目→构建与运行→构建变量”中进行。具体设置如下：

  • 添加MPI安装路径里的Inc路径到环境变量include中（不存在则新建这个环境变量，下同）；
  • 添加MPI的lib文件所在路径到环境变量lib中。（与前文一样，注意32位与64位的区别）

    3. 修改pro文件

    在项目pro文件，在里面添加下面2行代码，并重新qmake：
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    LIBS += -lmsmpi
    DESTDIR = ./

第一句代表链接到msmpi.lib文件。第二句是为了后面更好的运行程序，更改了我们程序生成的路径。

4. code

代码跟前文VS里的一样，只需把第一行去掉

5. 修改调试方式

“项目→构建与运行→运行”设置如下图：
Demo
其中，执行的是mpiexec.exe，“MPITest.exe”为程序生成的exe。这一步的目的跟VS中的一样。

6. 构建并运行

运行结果应该跟VS的一样

总结

MPI程序在Win下面跟普通的第三方库并没有太大区别，只是在运行的时候，需要由
mpiexec.exe来启动程序。由本文可以看出，文中提供Win下两种IDE编译MPI程序的方法，大同小异。

参考资料

  1. MPI维基百科
  2. MPICH官网