如何在 C++ 中进行线程安全的光线投射？

Question

我正在用 C++ 实现简单的平面光线投射，我使用 OpenMP 进行多线程处理。
这是遍历所有像素并计算交点的函数：

 #pragma omp parallel for num_threads(std::thread::hardware_concurrency())
 for (int x = 0; x < camera_.GetWidth(); x++)
 {
    for (uint32_t y = 0; y < camera_.GetHeight(); y++)
    {
      Ray ray(camera_.GetPosition());
      ray.SetDirection(GetDirection(glm::vec2((2.0f * x) / camera_.GetWidth() - 1.0f, (2.0f * y) / camera_.GetHeight() - 1.0f)));

      cogs::Color3f temp = cogs::Color3f(0, 0, 0);

      for (uint16_t p = 0; p < models_.size(); p++)
      {
        //mutex.lock();
        if (models_.at(p)->Intersection(ray))
        {
          ray.SetParamT(models_.at(p)->GetDistanceT());
          temp = models_.at(p)->GetColor() * (camera_.GetLightEnergy() / ray.GetParamT());
        }
        //mutex.unlock();
      }
      renderer.SetPixel(x, y, temp );
    }
  }  


bool Plane::Intersection(Ray &ray)
{

  float dot = glm::dot(ray.GetDirection(), normal_);

  if (dot == 0.0f)
  {
    return false;
  }

  float t = glm::dot(reference_ - ray.GetOrigin(), normal_) / dot;

  if (t <= 0.0001 || t > ray.GetParamT())
  {
    return false;
  }

  SetDistanceT(t);

  return true;
}

结果如下：

如您所见，一些像素被混淆了，但是如果我取消注释互斥锁和解锁这段代码，那么结果是正确的，但计算时间比不使用 pragma omp 需要更长的时间

知道如何使线程更安全吗？当我开始时，几乎一半的像素都混淆了，然后在我的自定义类中，我将每个变量添加为私有变量并创建 getter 和 setter，这有所帮助，但它仍然不完全正确

编辑：根据@Jérôme Richard 建议更新了代码并添加了交集代码

Answer 1

调用一个名为 bool Plane::Intersect(Ray &) 的方法，该方法 对 Plane 对象进行变异 除了确定是否存在交集，然后将此变异的结果从Plane 对象同时希望它没有在另一个线程中被更改，这可能是您的问题（或至少是其中之一），而且这不是很好的软件工程。

我建议完全摆脱整个 SetDistanceT / GetDistanceT 功能。只是 return 与直接检查交叉点的方法的距离，并在其参数和实例中使该方法 const。

（你如何处理 dot 为零的情况？在这种情况下你可以 return std::numeric_limits<double>::infinity()，或者你可以使用 return 方法例如 std::pair<bool, double>，或自定义结构，或...)

编辑： 当你使用它时，我会在你修复它之后将此方法声明为 float Intersect(const Ray &) const，以便编译器强制它不会改变射线或平面。（第二个 const 表示该方法不会改变它所调用的实例，在本例中是您与之相交的平面。）

如何在 C++ 中进行线程安全的光线投射？

how to make thread safe raycasting in C++?

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