c++ - 使用 OpenMP 编译 smallpt 导致运行时死循环

Question

我目前正在查看 smallpt Keavin Beason 的代码。我使用 g++ -O3 -fopenmp smallpt.cpp 编译了代码，结果似乎是无限循环或死锁。

仅使用 g++ -O3 smallpt.cpp 编译代码会生成在他的页面上看到的图像，但我根本无法让 OpenMP 并行化工作。

作为引用，我在 Windows 7 64 位机器上使用 Cygwin 和 GCC 4.5.0 进行编译。作者本人表示他运行了完全相同的代码并且没有遇到任何问题无论如何，但我无法让程序在完成跟踪图像后真正退出。

这可能是我的特定编译器和环境的问题，还是我在这里做错了什么？下面是使用 OpenMP 并行化的特定代码片段。我只是用一些小的格式对其进行了修改，以使其更具可读性。

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int main(int argc, char *argv[])
{
  int w=1024, h=768, samps = argc==2 ? atoi(argv[1])/4 : 1;

  Ray cam(Vec(50,52,295.6), Vec(0,-0.042612,-1).norm()); // cam pos, dir
  Vec cx=Vec(w*.5135/h);
  Vec cy=(cx%cam.d).norm()*.5135, r, *c=new Vec[w*h];

  #pragma omp parallel for schedule(dynamic, 1) private(r)       // OpenMP
  for (int y=0; y<h; y++)                       // Loop over image rows
  {
    fprintf(stderr,"\rRendering (%d spp) %5.2f%%",samps*4,100.*y/(h-1));
    for (unsigned short x=0, Xi[3]={0,0,y*y*y}; x<w; x++)   // Loop cols
    {
      for (int sy=0, i=(h-y-1)*w+x; sy<2; sy++)     // 2x2 subpixel rows
      {
        for (int sx=0; sx<2; sx++, r=Vec())        // 2x2 subpixel cols
        {
          for (int s=0; s<samps; s++)
          {
            double r1=2*erand48(Xi), dx=r1<1 ? sqrt(r1)-1: 1-sqrt(2-r1);
            double r2=2*erand48(Xi), dy=r2<1 ? sqrt(r2)-1: 1-sqrt(2-r2);
            Vec d = cx*( ( (sx+.5 + dx)/2 + x)/w - .5) +
                    cy*( ( (sy+.5 + dy)/2 + y)/h - .5) + cam.d;
            r = r + radiance(Ray(cam.o+d*140,d.norm()),0,Xi)*(1./samps);
          } // Camera rays are pushed ^^^^^ forward to start in interior
          c[i] = c[i] + Vec(clamp(r.x),clamp(r.y),clamp(r.z))*.25;
        }
      }
    }
  }

  /*  PROBLEM HERE!
      The code never seems to reach here
      PROBLEM HERE!
  */
  FILE *f = fopen("image.ppm", "w");         // Write image to PPM file.
  fprintf(f, "P3\n%d %d\n%d\n", w, h, 255);
  for (int i=0; i<w*h; i++)
    fprintf(f,"%d %d %d ", toInt(c[i].x), toInt(c[i].y), toInt(c[i].z));
}

这是程序运行完成时产生的输出:

$ time ./a
Rendering (4 spp) 100.00%spp)  spp)   00..0026%%

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以下是可以重现上述行为的最基本的代码

#include <cstdio>
#include <cstdlib>
#include <cmath>

struct Vector
{
  double x, y, z;
  Vector() : x(0), y(0), z(0) {}
};

int toInt(double x)
{
  return (int)(255 * x);
}

double clamp(double x)
{
  if (x < 0) return 0;
  if (x > 1) return 1;
  return x;
}

int main(int argc, char *argv[])
{
  int w = 1024;
  int h = 768;
  int samples = 1;

  Vector r, *c = new Vector[w * h];

  #pragma omp parallel for schedule(dynamic, 1) private(r)
  for (int y = 0; y < h; y++)
  {
    fprintf(stderr,"\rRendering (%d spp) %5.2f%%",samples * 4, 100. * y / (h - 1));
    for (unsigned short x = 0, Xi[3]= {0, 0, y*y*y}; x < w; x++)
    {
      for (int sy = 0, i = (h - y - 1) * w + x; sy < 2; sy++)
      {
        for (int sx = 0; sx < 2; sx++, r = Vector())
        {
          for (int s = 0; s < samples; s++)
          {
            double r1 = 2 * erand48(Xi), dx = r1 < 1 ? sqrt(r1) - 1 : 1 - sqrt(2 - r1);
            double r2 = 2 * erand48(Xi), dy = r2 < 1 ? sqrt(r2) - 1 : 1 - sqrt(2 - r2);
            r.x += r1;
            r.y += r2;
          }

          c[i].x += clamp(r.x) / 4;
          c[i].y += clamp(r.y) / 4;
        }
      }
    }
  }

  FILE *f = fopen("image.ppm", "w");         // Write image to PPM file.
  fprintf(f, "P3\n%d %d\n%d\n", w, h, 255);
  for (int i=0; i<w*h; i++)
    fprintf(f,"%d %d %d ", toInt(c[i].x), toInt(c[i].y), toInt(c[i].z));
}

这是从以下示例程序获得的输出:

$ g++ test.cpp
$ ./a
Rendering (4 spp) 100.00%

$ g++ test.cpp -fopenmp
$ ./a
Rendering (4 spp) 100.00%spp)  spp)   00..0052%%

Answer 1

fprintf 不受临界区或 #pragma omp single/master 保护。如果在 Windows 上这个东西弄乱了控制台，我不会感到惊讶。