c++ - 对各种缓冲区的线程访问

Question

我正在尝试找出执行此操作的最佳方法，但我有点难以弄清楚我正在尝试做什么，所以我将解释它是什么、我在想我想做什么，以及我遇到了什么困难。

我正在开发一个具有单个数组(实际上是图像)的程序，每帧可以在图像数组上放置大量对象。每个对象都完全独立于所有其他对象。唯一的依赖是输出，理论上可以将这些对象中的 2 个放置在数组的同一位置。我正在尝试提高将对象放置在图像上的效率，以便我可以放置更多对象。为了做到这一点，我想解决这个问题。

我对线程化采取的第一步涉及简单的互斥锁保护数组。所有将对象放在数组上的操作都将调用相同的函数，所以我只需要将互斥锁放在一个地方。到目前为止，它正在运行，但没有看到我希望获得的改进。我假设这是因为大多数时候，限制因素是图像写入语句。

我想我接下来需要做的是拥有多个要写入的图像缓冲区，并在完成所有操作后将它们组合起来。应该说遮蔽不是问题，只需要简单地将像素数相加即可。但是，我正在努力弄清楚我需要使用什么机制才能做到这一点。我看过信号量，但虽然我可以看到它们会限制缓冲区的数量，但我可以设想这样一种情况，即两个或多个程序将同时尝试写入同一个缓冲区，这可能会导致不准确。

我需要一个不涉及任何新的非标准库的解决方案。我非常愿意构建解决方案，但我非常感谢一些正确方向的指示，因为我目前只是在黑暗中徘徊......

为了帮助形象化这一点，假设我被告知要将球放置在图像阵列的不同位置。我被告知要在每一帧放置具有给定亮度、位置和大小的球。球的确切位置取决于前一帧的物理特性。所有的球都必须尽可能快地放置在最终图像阵列上。就此示例而言，如果两个球彼此重叠，则可以简单地将亮度加在一起，因此无需确定一个球是否阻挡了另一个。另外，不使用 GPU 卡；-)

伪代码看起来像这样:(假设给定了一些逻辑对象的位置、亮度和大小)。此外，假设 isValidPoint 只是在给定圆的位置和半径的情况下，简单地确定该点是否应该在圆上。

global output_array[x_arrLimit*y_arrLimit)
void update_ball(int ball_num)
{
  calc_ball_location(ball_num, *location, *brightness, *size); // location, brightness, size all set inside function
  place_ball(location,brightness,size)
}

void place_ball(location,brighness,size)
{
  get_bounds(location,size,*xlims,*ylims)
  for (int x=xlims.min;x<xlims.max;y++)
  {
    for (int y=ylims.min;y<ylims.max;y++)
    {
      if (isValidPoint(location,size,x,y))
      {
        output_array(x,y)+=brightness;
      }
    }
  }
}

Answer 1

您没有看到当前设计有任何加速的原因是，对于整个缓冲区只有一个互斥体，您最好不要为线程而烦恼，因为无论如何都必须连续添加所有对象(除非正在进行大量处理以确定要添加的内容，但听起来并非如此)。根据“将对象添加到缓冲区”所需的条件(您是否使用扫描线算法、洪水填充或其他算法)，您可能会考虑每行或一系列行有一个互斥体，或将图像分成每个区域有一个互斥量的矩形瓷砖或其他东西。这将允许多个线程同时添加到图像，只要它们不尝试更新相同的区域。