武理排水管网模拟分析系统应用专题5：模型克隆与并行计算

项目的实现类projectClass可以通过构造函数实现模型的深度拷贝（克隆），从而可以在内存中实现模型的复制、修改参数、并行计算。这个特点对于将SWMM模型纳入各种优化算法的计算过程十分有意义。

1 案例项目内容

本专题对应的开发案例为\software\tutorial\exp_swmmcpp_clone文件夹中的内容,其中SWMMCPP_clone子文件夹为VS2022 C++项目内容, swmm_network子文件夹为管网模型数据，即network.inp文件。建议按照本文内容自己新建项目，编写代码以便通过练习掌握"武理排水管网模拟分析系统"相关使用方法。按照专题1内容在\software\tutorial\exp_swmmcpp_clone文件夹中新建项目，并添加头文件及库文件。对于新建项目的：配置属性->常规->输出目录设置为：
"$(SolutionDir)$(Platform)\$(Configuration)\"，

这样可执行文件会生成于\software\tutorial\x64\Debug文件夹下面，将\software\bin文件夹中内容全部拷贝至Debug文件夹，可以直接编译运行案例项目，方便统一进行调试运行。

2 路径处理相关函数

在main.cpp文件的最上面中添加路径处理相关函数，由于本案例会采用接口的实现类projectClass，所以需要添加projectClass.h

c 复制代码

#include <windows.h>
#include <filesystem>
#include <shlwapi.h>
#include <thread>
// TODO:  在此处引用程序需要的其他头文件
#include "swmm_cs.h"
#include "projectClass.h"
#pragma comment(lib, "Shlwapi.lib")
std::string GetExecutablePath()
{
	std::vector<char> buffer(MAX_PATH);
	DWORD len = GetModuleFileNameA(NULL, buffer.data(), MAX_PATH);
	if (len == 0 || len == MAX_PATH) {
		// 缓冲区不够，动态扩容
		while (GetLastError() == ERROR_INSUFFICIENT_BUFFER) {
			buffer.resize(buffer.size() * 2);
			len = GetModuleFileNameA(NULL, buffer.data(), buffer.size());
		}
	}
	return std::string(buffer.data(), len);
}
// 获取 exe 所在目录
std::string GetExecutableDirectory()
{
	std::string exePath = GetExecutablePath();
	char dir[MAX_PATH];
	lstrcpyA(dir, exePath.c_str());
	PathRemoveFileSpecA(dir);  // 去掉文件名，留下目录
	return std::string(dir);
}

3 projectClass实现模型克隆

本案例利用SwmmProjectClone函数实现projectClass的深度拷贝，并利用多线程对8个swmm模型进行同时计算，可以实现多个线程同时计算多个模型，可以使用projectClass相应的参数修改功能，实现不同模型参数设置情况下的多个模型的同时计算，本案例没有修改模型参数，仅仅实现了8个相同的模型同时计算。

c 复制代码

int SWMM_clone(std::string inpFilePath, std::string rptFilePath, std::string outFilePath)
{
	int i = 0;
	int ErrorCode = 0;
	int Nthread = 8;
	//线程初始化 
	std::vector<std::thread> trds;
	trds.reserve(Nthread);
	std::vector<projectClass*> pswmmMP = std::vector<projectClass*>(Nthread, nullptr);
	//std::thread** trds = new std::thread * [Nthread - 1];//这是新建线程，另外一个线程是主线程不需要新建
	//SWMMCPP::projectClass** pswmmMP = new SWMMCPP::projectClass * [Nthread];
	//初始化第一个元素,也可以使用 pswmmMP[0] = new projectClass();进行初始化
	if (GetSwmmSimulation((void**)&pswmmMP[0]) != 0)
	{
		printf("create projectClass instance failed!");
		return 1;
	}
	//对第一个pswmmMP数组元素进行赋值
	ErrorCode = pswmmMP[0]->swmm_open((char*)inpFilePath.data(),
		(char*)rptFilePath.data(), (char*)outFilePath.data());
	if (ErrorCode != 0)
	{
		ReleaseSwmmSimulation((void*&)pswmmMP[0]);
		printf("swmm_open failed");
		return 1;
	}
	//利用第一个元素初始化后面的元素
	for (i = 1; i < Nthread; ++i)
	{
		//对report,out文件进行重命名
		int strLen, insertPos;
		std::string rptFileName = pswmmMP[0]->Frpt.m_name;
		std::string outFileName = pswmmMP[0]->Fout.m_name;
		strLen = rptFileName.length();
		insertPos = strLen - 4;
		rptFileName.insert(insertPos, std::to_string(i));
		strLen = outFileName.length();
		insertPos = strLen - 4;
		outFileName.insert(insertPos, std::to_string(i));
		//通过深度拷贝为pswmmMP中的其他模型进行初始化
		if (SwmmProjectClone(pswmmMP[0], (void**)&pswmmMP[i], rptFileName.data(), outFileName.data()) == 0)
			printf("the %dth swmm project have been cloned successfully\n", i);
	}
	//对模型的参数进行更新后，可以对pswmmMP中的模型进行多线程，并行模拟,这里没有修改任何参数，只演示如何并行计算
		//新建线程计算
	for (i = 0; i < Nthread; ++i)
	{
		//新建线程，并启动计算，由于新建线程中调用的是projectClass类中的函数(第一个参数)，
		//所以这里还需要传递一个类对象，因为类中的函数存在一个默认参数，就是对象本身this，
		//所以这里要将对象传递进去(第二个参数)
		//swmm_run2函数不会向硬盘写入结果
		trds.emplace_back(&SWMMCPP::projectClass::swmm_run2, pswmmMP[i]);
		printf("the %dth swmm project have started computation successfully\n", i);
	}
	printf("%d swmm projects are computing，wait please...\n", Nthread);

	// 等待所有线程结束
	for (auto& t : trds)
	{
		if (t.joinable())
		{
			t.join();
		}
	}
	//如果需要将计算结果写入硬盘需要调用end函数
	for (i = 0; i < Nthread; ++i)
	{
		pswmmMP[i]->swmm_end();
		pswmmMP[i]->swmm_close();
		ReleaseSwmmSimulation((void*&)pswmmMP[i]);
		printf("%d swmm project have released successfully\n", i);
	}
	return 0;
}

4 编译运行

编译后运行结果如下