Qt MinGW QThread 性能不佳

Question

我们目前正在使用 OpenGL 开发一个简单的 3D 引擎，几乎一切都已为我们的期末大学演示做好了准备。我通常使用 MSVC2015 x64 编译器，一切正常，构建速度快，可执行性能也好。 然而，由于我们进行了最新的更改，MinGW 4.9.2 x86 上的物理线程非常慢，并且一些变量（如 delta）奇怪地为 0，即使线程正在工作。

当我切换回 MSVC 时，它就像一个魅力难以描述，所以我很抱歉。

这里有一个 GIF 以便更好地理解：http://imgur.com/Isgqkcz

如您所见，球体的移动非常不稳定。在 MSVC 上，它们的移动非常平滑，增量通常为 0.007831 毫秒。在 MinGW 上，增量为 0 毫秒，有时，有时它非常高，例如 ~ 5 毫秒。我们完全不知道它是什么原因造成的。我怀疑编译器优化了一些东西？我不知道...

void PhysicsThread::run(){
    qDebug() << "SUCCESSFULLY STARTED UP PHYSICS-SIMULATION";
    forever{
        mutex.lock();
        qDebug() << "RUNNING PHYSICS-SIMULATION";
        runSimulation();
        if(stop){
            mutex.unlock();
            break;
        }
        if(bPause){
            pauseManager.wait(&mutex);
        }
        mutex.unlock();
    }
}

void PhysicsThread::runSimulation(){
    auto startTime = std::chrono::high_resolution_clock::now();

    // Collision Border
    for(int i = 0 ; i < pobjectsSphere.size() ; i++) {

        PhysicsSphere* op = pobjectsSphere.at(i);
        if(op->getIsMovable()){
            if(op->getX()-(op->getSize()) < minx ){
                if(op->getVelocityX() < 0){
                    op->setVelocityX(-op->getVelocityX());
                }else{
                    op->setVelocityX(op->getVelocityX());
                }
            }else if(op->getX()+(op->getSize()) > maxx) {
                if(op->getVelocityX() > 0){
                    op->setVelocityX(-op->getVelocityX());
                }else{
                    op->setVelocityX(op->getVelocityX());
                }
            }

            if(op->getY()-(op->getSize()) < miny){
                if(op->getVelocityY() < 0){
                    op->setVelocityY(-op->getVelocityY() * op->getRemainingEnergy());
                }else{
                    op->setVelocityY(op->getVelocityY());
                }
            }else{
                if(op->getY()+(op->getSize()) > maxy){
                    if(op->getVelocityY() > 0){
                        op->setVelocityY(-op->getVelocityY());
                    }else{
                        op->setVelocityY(op->getVelocityY());
                    }
                }

                // Gravity
                op->setVelocityY(op->getVelocityY() + g*deltaTimeMS*op->getMass());
            }

            if(op->getZ()-(op->getSize()) < minz){
                if(op->getVelocityZ() < 0){
                    op->setVelocityZ(-op->getVelocityZ());
                }else{
                    op->setVelocityZ(op->getVelocityZ());
                }
            }else if(op->getZ()+(op->getSize()) > maxz){
                if(op->getVelocityZ() > 0){
                    op->setVelocityZ(-op->getVelocityZ());
                }else{
                    op->setVelocityZ(op->getVelocityZ());
                }
            }
        }
    }

    // Collision Sphere on Sphere
    for(int i = 0 ; i < pobjectsSphere.size() ; i++) {
        PhysicsSphere* op1 = pobjectsSphere.at(i);
        for(int j = i ; j < pobjectsSphere.size() ; j++) {
            PhysicsSphere* op2 = pobjectsSphere.at(j);

            // Sphere on Sphere
            if(i != j && Collision::SphereVersusSphere(op1->getX() ,op1->getY() ,op1->getZ() ,op1->getSize() ,op2->getX() ,op2->getY() ,op2->getZ() ,op2->getSize())){

                double tempX (op1->getX() - op2->getX());
                double tempY (op1->getY() - op2->getY());
                double tempZ (op1->getZ() - op2->getZ());

                double norm = sqrt(tempX*tempX + tempY*tempY + tempZ*tempZ);

                tempX = tempX / norm;
                tempY = tempY / norm;
                tempZ = tempZ / norm;

                double a1 = (op1->getVelocityX() * tempX) + (op1->getVelocityY() * tempY) + (op1->getVelocityZ() * tempZ);
                double a2 = (op2->getVelocityX() * tempX) + (op2->getVelocityY() * tempY) + (op2->getVelocityZ() * tempZ);

                double optimizedP = (2.0 * (a1 - a2)) / (op1->getMass() + op2->getMass());

                // fix
                optimizedP = std::abs(optimizedP);

                // 0.9 Verlusst
                if(op1->getIsMovable()){
                    op1->setVelocityX( op1->getVelocityX() + (optimizedP * op2->getMass() * tempX) * (op1->getRemainingEnergy()*op2->getRemainingEnergy()));
                    op1->setVelocityY( op1->getVelocityY() + (optimizedP * op2->getMass() * tempY) * (op1->getRemainingEnergy()*op2->getRemainingEnergy()));
                    op1->setVelocityZ( op1->getVelocityZ() + (optimizedP * op2->getMass() * tempZ) * (op1->getRemainingEnergy()*op2->getRemainingEnergy()));
                }

                if(op2->getIsMovable()){
                    op2->setVelocityX( op2->getVelocityX() - (optimizedP * op1->getMass() * tempX) * (op1->getRemainingEnergy()*op2->getRemainingEnergy()));
                    op2->setVelocityY( op2->getVelocityY() - (optimizedP * op1->getMass() * tempY) * (op1->getRemainingEnergy()*op2->getRemainingEnergy()));
                    op2->setVelocityZ( op2->getVelocityZ() - (optimizedP * op1->getMass() * tempZ) * (op1->getRemainingEnergy()*op2->getRemainingEnergy()));
                }

                if(!op1->getIsMovable() && op2->getIsMovable()){
                    op2->setX(op2->getX() - op1->getVelocityX() * deltaTimeMS);
                    op2->setY(op2->getY() - op1->getVelocityY() * deltaTimeMS);
                    op2->setZ(op2->getZ() - op1->getVelocityZ() * deltaTimeMS);

                    op1->setVelocityX(0.0);
                    op1->setVelocityY(0.0);
                    op1->setVelocityZ(0.0);

                }else if(op1->getIsMovable() && !op2->getIsMovable()){
                    op1->setX(op1->getX() - op2->getVelocityX() * deltaTimeMS);
                    op1->setY(op1->getY() - op2->getVelocityY() * deltaTimeMS);
                    op1->setZ(op1->getZ() - op2->getVelocityZ() * deltaTimeMS);

                    op2->setVelocityX(0.0);
                    op2->setVelocityY(0.0);
                    op2->setVelocityZ(0.0);
                }


                op1->setX(op1->getX() + op1->getVelocityX() * deltaTimeMS);
                op1->setY(op1->getY() + op1->getVelocityY() * deltaTimeMS);
                op1->setZ(op1->getZ() + op1->getVelocityZ() * deltaTimeMS);

                op2->setX(op2->getX() + op2->getVelocityX() * deltaTimeMS);
                op2->setY(op2->getY() + op2->getVelocityY() * deltaTimeMS);
                op2->setZ(op2->getZ() + op2->getVelocityZ() * deltaTimeMS);
            }
        }
    }

    for(int i = 0 ; i < pobjectsSphere.size() ; i++) {
        PhysicsSphere* op1 = pobjectsSphere.at(i);
        for(int j = 0 ; j < pobjectsBox.size() ; j++) {
            PhysicsBox* op2 = pobjectsBox.at(j);



            if(Collision::SphereVersusBox( op1->getX() ,op1->getY() ,op1->getZ() ,op1->getSize() ,op2->getMinX()+op2->getX() ,op2->getMinY()+op2->getY() ,op2->getMinZ()+op2->getZ() ,op2->getMaxX()+op2->getX() ,op2->getMaxY()+op2->getY() ,op2->getMaxZ()+op2->getZ())){

                if((op1->getX()+op1->getSize()) > op2->getMinX() && op1->getX() < op2->getMinX()+op2->getX()){

                    if(op1->getVelocityX() > 0){
                        op1->setVelocityX(-op1->getVelocityX());
                    }
                }
                if((op1->getX()-op1->getSize()) < op2->getMaxX() && op1->getX() > op2->getMaxX()+op2->getX()){
                    if(op1->getVelocityX() < 0){
                        op1->setVelocityX(-op1->getVelocityX());
                    }
                }

                if((op1->getY()+op1->getSize()) > op2->getMinY() && op1->getY() < op2->getMinY()+op2->getY()){
                    if(op1->getVelocityY() > 0){
                        op1->setVelocityY(-op1->getVelocityY());
                    }
                }
                if((op1->getY()-op1->getSize()) < op2->getMaxY() && op1->getY() > op2->getMaxY()+op2->getY()){

                    if(op1->getVelocityY() < 0){
                        op1->setVelocityY(-op1->getVelocityY());
                    }
                }

                if((op1->getZ()+op1->getSize()) > op2->getMinZ() && op1->getZ() < op2->getMinZ()+op2->getZ()){
                    if(op1->getVelocityZ() > 0){
                        op1->setVelocityZ(-op1->getVelocityZ());
                    }
                }
                if((op1->getZ()-op1->getSize()) < op2->getMaxZ() && op1->getZ() > op2->getMaxZ()+op2->getZ()){
                    if(op1->getVelocityZ() < 0){
                        op1->setVelocityZ(-op1->getVelocityZ());
                    }
                }
            }
        }
    }

    // Move
    for(int i = 0 ; i < pobjectsSphere.size() ; i++) {
        PhysicsSphere* op = pobjectsSphere.at(i);
        if(op->getIsMovable()){
            op->setX(op->getX() + op->getVelocityX()*deltaTimeMS);
            op->setY(op->getY() + op->getVelocityY()*deltaTimeMS);
            op->setZ(op->getZ() + op->getVelocityZ()*deltaTimeMS);
        }else{
            op->setVelocityX(0.0);
            op->setVelocityY(0.0);
            op->setVelocityZ(0.0);
        }

    }
    if(pauseTickTime > 0.0){
        this->msleep(pauseTickTime);
    }
    auto endTime = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    std::chrono::duration<double> time = endTime - startTime;
    deltaTimeNS = std::chrono::duration_cast<std::chrono::nanoseconds>(time).count();
    deltaTimeMS = deltaTimeNS / 1000000.0;
    //qDebug() << "DeltaT NS: " << deltaTimeNS << " DeltaT MS: " << deltaTimeMS;
}

Answer 1

QThread 或 mingw 都没有问题，你误诊了问题。请记住，QThread 是一个非常简单的本地线程句柄。这与您所看到的无关。

您的时间步逻辑存在根本缺陷。您假设 startTime 和 endTime 会有所不同。 他们不必这样做 - 您刚刚为自己制作了一个测试用例来证明这一点。您使用的时钟 API 中没有任何内容可以保证您会得到结果当你调用它两次时会有所不同。

您的物理引擎应该以恒定的时间步长运行，并且在每个时间步长上添加一个内部时间。开始模拟时，将引擎时间设置为系统时间。然后继续计算引擎中的步骤，只要它落后于实时。一旦赶上，执行显示更新。然后重复。