Конкурентная карта и карта-сводка

Функции QtConcurrent::map(), QtConcurrent::mapped() и QtConcurrent::mappedReduced() выполняют вычисления параллельно над элементами последовательности, такой как QList или QVector. QtConcurrent::map() изменяет последовательность на месте, QtConcurrent::mapped() возвращает новую последовательность, содержащую изменённое содержимое, а QtConcurrent::mappedReduced() возвращает единственный результат.

Эти функции являются частью фреймворка Qt Concurrent.

Каждая из вышеперечисленных функций имеет блокирующую версию, которая возвращает конечный результат вместо QFuture. Вы используете их так же, как и асинхронные варианты.

QList<QImage> images = ...;

// each call blocks until the entire operation is finished
QList<QImage> future = QtConcurrent::blockingMapped(images, scaled);

QtConcurrent::blockingMap(images, scale);

QImage collage = QtConcurrent::blockingMappedReduced(images, scaled, addToCollage);

Обратите внимание, что типы результатов выше не являются объектами QFuture, а реальными типами результатов (в данном случае, QList<QImage> и QImage).

Конкурентная карта

QtConcurrent::mapped() принимает входную последовательность и функцию отображения. Эта функция отображения затем вызывается для каждого элемента последовательности, и возвращается новая последовательность, содержащая возвращаемые значения от функции отображения.

Функция отображения должна иметь вид:

U function(const T &t);

T и U могут быть любыми типами (и они даже могут быть одного типа), но T должен соответствовать типу, хранящемуся в последовательности. Функция возвращает изменённое или отображённое содержимое.

Этот пример показывает, как применить функцию масштабирования ко всем элементам в последовательности:

QImage scaled(const QImage &image)
{
    return image.scaled(100, 100);
}

QList<QImage> images = ...;
QFuture<QImage> thumbnails = QtConcurrent::mapped(images, scaled);

Результаты отображения доступны через QFuture. Обратитесь к документации QFuture и QFutureWatcher для получения дополнительной информации о том, как использовать QFuture в ваших приложениях.

Если вы хотите изменить последовательность на месте, используйте QtConcurrent::map(). Функция отображения должна иметь вид:

U function(T &t);

Обратите внимание, что возвращаемое значение и тип возвращаемого значения функции отображения не используются.

Использование QtConcurrent::map() аналогично использованию QtConcurrent::mapped():

void scale(QImage &image)
{
    image = image.scaled(100, 100);
}

QList<QImage> images = ...;
QFuture<void> future = QtConcurrent::map(images, scale);

Поскольку последовательность изменяется на месте, QtConcurrent::map() не возвращает никаких результатов через QFuture. Однако вы всё ещё можете использовать QFuture и QFutureWatcher для отслеживания состояния отображения.

Конкурентная карта-сводка

QtConcurrent::mappedReduced() аналогично QtConcurrent::mapped(), но вместо возвращения последовательности с новыми результатами результаты объединяются в одно значение с помощью функции сводки.

Функция сводки должна иметь вид:

V function(T &result, const U &intermediate)

T — тип конечного результата, U — тип возвращаемого значения функции отображения. Обратите внимание, что возвращаемое значение и тип возвращаемого значения функции сводки не используются.

Вызовите QtConcurrent::mappedReduced() так:

void addToCollage(QImage &collage, const QImage &thumbnail)
{
    QPainter p(&collage);
    static QPoint offset = QPoint(0, 0);
    p.drawImage(offset, thumbnail);
    offset += ...;
}

QList<QImage> images = ...;
QFuture<QImage> collage = QtConcurrent::mappedReduced(images, scaled, addToCollage);

Функция сводки будет вызываться один раз для каждого результата, возвращённого функцией отображения, и должна объединять промежуточный результат в переменную результат. QtConcurrent::mappedReduced() гарантирует, что только одна нить вызовет сводку за раз, поэтому использование мьютекса для блокировки переменной результат не является необходимым. Перечисление QtConcurrent::ReduceOptions предоставляет способ управления порядком выполнения сводки. Если используется QtConcurrent::UnorderedReduce (по умолчанию), порядок не определён, в то время как QtConcurrent::OrderedReduce гарантирует, что сводка выполняется в порядке исходной последовательности.

Дополнительные функции API

Использование итераторов вместо последовательности

Каждая из вышеперечисленных функций имеет вариант, который принимает диапазон итераторов вместо последовательности. Вы используете их так же, как и варианты последовательностей:

QList<QImage> images = ...;

QFuture<QImage> thumbnails = QtConcurrent::mapped(images.constBegin(), images.constEnd(), scaled);

// map in-place only works on non-const iterators
QFuture<void> future = QtConcurrent::map(images.begin(), images.end(), scale);

QFuture<QImage> collage = QtConcurrent::mappedReduced(images.constBegin(), images.constEnd(), scaled, addToCollage);

Блокирующие варианты

Каждая из вышеперечисленных функций имеет блокирующую версию, которая возвращает конечный результат вместо QFuture. Вы используете их так же, как и асинхронные варианты.

QList<QImage> images = ...;

// each call blocks until the entire operation is finished
QList<QImage> future = QtConcurrent::blockingMapped(images, scaled);

QtConcurrent::blockingMap(images, scale);

QImage collage = QtConcurrent::blockingMappedReduced(images, scaled, addToCollage);

Обратите внимание, что типы результатов выше не являются объектами QFuture, а реальными типами результатов (в данном случае, QList<QImage> и QImage).

Использование методов-членов

QtConcurrent::map(), QtConcurrent::mapped() и QtConcurrent::mappedReduced() принимают указатели на методы-члены. Тип класса метода-члена должен соответствовать типу, хранящемуся в последовательности:

// squeeze all strings in a QStringList
QStringList strings = ...;
QFuture<void> squeezedStrings = QtConcurrent::map(strings, &QString::squeeze);

// swap the rgb values of all pixels on a list of images
QList<QImage> images = ...;
QFuture<QImage> bgrImages = QtConcurrent::mapped(images, &QImage::rgbSwapped);

// create a set of the lengths of all strings in a list
QStringList strings = ...;
QFuture<QSet<int> > wordLengths = QtConcurrent::mappedReduced(string, &QString::length, &QSet<int>::insert);

Обратите внимание, что при использовании QtConcurrent::mappedReduced() вы можете свободно смешивать использование обычных и методов-членов:

// can mix normal functions and member functions with QtConcurrent::mappedReduced()

// compute the average length of a list of strings
extern void computeAverage(int &average, int length);
QStringList strings = ...;
QFuture<int> averageWordLength = QtConcurrent::mappedReduced(strings, &QString::length, computeAverage);

// create a set of the color distribution of all images in a list
extern int colorDistribution(const QImage &string);
QList<QImage> images = ...;
QFuture<QSet<int> > totalColorDistribution = QtConcurrent::mappedReduced(images, colorDistribution, QSet<int>::insert);

Использование объектов функций

QtConcurrent::map(), QtConcurrent::mapped() и QtConcurrent::mappedReduced() принимают объекты функций, которые могут быть использованы для добавления состояния к вызову функции. Тип typedef result_type должен определять тип результата оператора вызова функции:

struct Scaled
{
    Scaled(int size)
    : m_size(size) { }

    typedef QImage result_type;

    QImage operator()(const QImage &image)
    {
        return image.scaled(m_size, m_size);
    }

    int m_size;
};

QList<QImage> images = ...;
QFuture<QImage> thumbnails = QtConcurrent::mapped(images, Scaled(100));

Использование связанных аргументов функций

Если вы хотите использовать функцию отображения, которая принимает более одного аргумента, вы можете использовать std::bind(), чтобы преобразовать её в функцию, которая принимает один аргумент. Если поддержка C++11 недоступна, boost::bind() или std::tr1::bind() являются подходящими заменителями.

В качестве примера, мы будем использовать QImage::scaledToWidth():

QImage QImage::scaledToWidth(int width, Qt::TransformationMode) const;

QImage::scaledToWidth() принимает три аргумента (включая указатель «this») и не может быть использована напрямую с QtConcurrent::mapped(), потому что QtConcurrent::mapped() ожидает функцию, которая принимает один аргумент. Чтобы использовать QImage::scaledToWidth() с QtConcurrent::mapped(), мы должны предоставить значение для ширины и режима преобразования:

std::bind(&QImage::scaledToWidth, 100, Qt::SmoothTransformation)

Возвращаемое значение от std::bind() — это объект функции (функтор) со следующей сигнатурой:

QImage scaledToWith(const QImage &image)

Это соответствует тому, что ожидает QtConcurrent::mapped(), и весь пример становится:

QList<QImage> images = ...;
QFuture<QImage> thumbnails = QtConcurrent::mapped(images, std::bind(&QImage::scaledToWidth, 100, Qt::SmoothTransformation));