r94: finished c++ conversions
[ctsim.git] / src / phm2rs.cpp
index 78a9f5faf2905acfa8d19f882dee779a2395d003..f87f3016b2e5a0f108d5bf60de43839924ac8c68 100644 (file)
@@ -1,57 +1,15 @@
 /*****************************************************************************
-**  This is part of the CTSim program
-**  Copyright (C) 1983-2000 Kevin Rosenberg
-**
-** PURPOSE
-**   Generate raysum projections from phantom object
-**
-** HISTORY
-**   1984 -- Final DOS version  
-**   1999 -- First UNIX version
-**
-**  $Id: phm2rs.cpp,v 1.2 2000/06/07 10:12:05 kevin Exp $
-**  $Log: phm2rs.cpp,v $
-**  Revision 1.2  2000/06/07 10:12:05  kevin
-**  Upgraded from MPI to MPI++
-**
-**  Revision 1.1  2000/06/07 02:29:05  kevin
-**  Initial C++ versions
-**
-**  Revision 1.12  2000/05/24 22:50:04  kevin
-**  Added support for new SGP library
-**
-**  Revision 1.11  2000/05/16 04:33:59  kevin
-**  Improved option processing
-**
-**  Revision 1.9  2000/05/08 20:02:32  kevin
-**  ANSI C changes
-**
-**  Revision 1.8  2000/05/04 18:16:34  kevin
-**  renamed filter definitions
-**
-**  Revision 1.7  2000/05/03 08:49:50  kevin
-**  Code cleanup
-**
-**  Revision 1.6  2000/04/30 18:23:53  kevin
-**  Code cleaning
+** FILE IDENTIFICATION
 **
-**  Revision 1.5  2000/04/30 10:13:27  kevin
-**  Fixed MPI bugs
-**
-**  Revision 1.4  2000/04/30 04:06:13  kevin
-**  Update Raysum i/o routines
-**  Fix MPI bug in ctrec (scatter_raysum) that referenced rs_global
-**
-**  Revision 1.3  2000/04/29 23:24:56  kevin
-**  *** empty log message ***
-**
-**  Revision 1.2  2000/04/28 13:50:45  kevin
-**  Removed Makefile Makefile.in that are automatically generated by autoconf
-**
-**  Revision 1.1.1.1  2000/04/28 13:02:44  kevin
-**  Initial CVS import for first public release
+**   Name:          phm2rs.cpp
+**   Purpose:       Take projections of a phantom object
+**   Programmer:    Kevin Rosenberg
+**   Date Started:  1984
 **
+**  This is part of the CTSim program
+**  Copyright (C) 1983-2000 Kevin Rosenberg
 **
+**  $Id: phm2rs.cpp,v 1.5 2000/06/13 16:20:31 kevin Exp $
 **
 **  This program is free software; you can redistribute it and/or modify
 **  it under the terms of the GNU General Public License (version 2) as
@@ -67,8 +25,9 @@
 **  Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
 ******************************************************************************/
 
-
 #include "ct.h"
+#include "timer.h"
+
 
 enum { O_PHANTOM, O_DESC, O_NRAY, O_ROTANGLE, O_PHMFILE,
        O_TRACE, O_VERBOSE, O_HELP, O_DEBUG, O_VERSION };
@@ -92,87 +51,66 @@ static struct option phm2rs_options[] =
 void 
 phm2rs_usage (const char *program)
 {
-#ifdef HAVE_MPI
-if (mpi_ct.my_rank == 0)
-  {
-#endif  
-  fprintf(stdout,"usage: %s outfile ndet nview [--phantom phantom-name] [--phmfile filename] [OPTIONS]\n", kbasename(program));
-  fprintf(stdout,"Calculate raysums (projections) through phantom object, either\n");
-  fprintf(stdout,"a predefined --phantom or a --phmfile\n");
-  fprintf(stdout,"\n");
-  fprintf(stdout,"     outfile      Name of output file for raysums\n");
-  fprintf(stdout,"     ndet         Number of detectors\n");
-  fprintf(stdout,"     nview        Number of rotated views\n");
-  fprintf(stdout,"     --phantom    Phantom to use for projection\n");
-  fprintf(stdout,"        herman    Herman head phantom\n");
-  fprintf(stdout,"        rowland   Rowland head phantom\n");
-  fprintf(stdout,"        browland  Bordered Rowland head phantom\n");
-  fprintf(stdout,"        unitpulse Unit pulse phantom\n");
-  fprintf(stdout,"     --phmfile    Get Phantom from phantom file\n");
-  fprintf(stdout,"     --desc       Description of raysum\n");
-  fprintf(stdout,"     --nray       Number of rays per detector (default = 1)\n");
-  fprintf(stdout,"     --rotangle   Degrees to rotate view through, multiple of PI (default = 1)\n");
-  fprintf(stdout,"     --trace      Trace level to use\n");
-  fprintf(stdout,"        none      No tracing (default)\n");
-  fprintf(stdout,"        text      Trace text level\n");
-  fprintf(stdout,"        phm       Trace phantom image\n");
-  fprintf(stdout,"        rays      Trace rays\n");
-  fprintf(stdout,"        plot      Trace plot\n");
-  fprintf(stdout,"        clipping  Trace clipping\n");
-  fprintf(stdout,"     --verbose    Verbose mode\n");
-  fprintf(stdout,"     --debug      Debug mode\n");
-  fprintf(stdout,"     --version    Print version\n");
-  fprintf(stdout,"     --help       Print this help message\n");
-#ifdef HAVE_MPI
-  }
-  mpi_ct.comm.Abort(1);
-#endif
+  cout << "usage: " << fileBasename(program) << " outfile ndet nview [--phantom phantom-name] [--phmfile filename] [OPTIONS]" << endl;
+  cout << "Calculate raysums (projections) through phantom object, either" << endl;
+  cout << "a predefined --phantom or a --phmfile" << endl;
+  cout << "" << endl;
+  cout << "     outfile      Name of output file for raysums" << endl;
+  cout << "     ndet         Number of detectors" << endl;
+  cout << "     nview        Number of rotated views" << endl;
+  cout << "     --phantom    Phantom to use for projection" << endl;
+  cout << "        herman    Herman head phantom" << endl;
+  cout << "        rowland   Rowland head phantom" << endl;
+  cout << "        browland  Bordered Rowland head phantom" << endl;
+  cout << "        unitpulse Unit pulse phantom" << endl;
+  cout << "     --phmfile    Get Phantom from phantom file" << endl;
+  cout << "     --desc       Description of raysum" << endl;
+  cout << "     --nray       Number of rays per detector (default = 1)" << endl;
+  cout << "     --rotangle   Degrees to rotate view through, multiple of PI (default = 1)" << endl;
+  cout << "     --trace      Trace level to use" << endl;
+  cout << "        none      No tracing (default)" << endl;
+  cout << "        text      Trace text level" << endl;
+  cout << "        phm       Trace phantom image" << endl;
+  cout << "        rays      Trace rays" << endl;
+  cout << "        plot      Trace plot" << endl;
+  cout << "        clipping  Trace clipping" << endl;
+  cout << "     --verbose    Verbose mode" << endl;
+  cout << "     --debug      Debug mode" << endl;
+  cout << "     --version    Print version" << endl;
+  cout << "     --help       Print this help message" << endl;
 }
 
 #ifdef HAVE_MPI
-void mpi_gather_rs (RAYSUM *rs_global, RAYSUM *rs_local, const int opt_debug);
+void GatherProjectionsMPI (MPIWorld& mpiWorld, RAYSUM *rsGlobal, RAYSUM *rsLocal, const int opt_debug);
 #endif
 
 int 
-phm2rs_main (const int argc, char *const argv[])
+phm2rs_main (int argc, char* argv[])
 {
   DETECTOR *det;
   PHANTOM *phm = NULL;
-  RAYSUM *rs_global = NULL;
-  char str[256], *opt_outfile = NULL, opt_desc[MAXREMARK+1];
+  RAYSUM *rsGlobal = NULL;
+  char *opt_outfile = NULL;
+  char opt_desc[MAXREMARK+1];
   char opt_phmfilename[256];
   char *endptr, *endstr;
   int opt_ndet, opt_nview;
   int opt_nray = 1;
-  int opt_trace = 0, opt_phmnum = -1;
+  int opt_trace = 0;
+  int opt_phmnum = -1;
   int opt_verbose = 0;
   int opt_debug = 0;
   double opt_rotangle = 1;
-  double time_start = 0, time_end = 0;
-
-#ifndef HAVE_MPI
-  time_start = td_current_sec();
-#else
-  RAYSUM *rs_local;
-  int mpi_argc = argc;
-  char **mpi_argv = (char **) argv;
-  double mpi_t1 = 0, mpi_t2 = 0, mpi_t, mpi_t_g;
 
-  MPI::Init (mpi_argc, mpi_argv);
-  mpi_ct.comm = MPI::COMM_WORLD.Dup ();
-  mpi_ct.nproc = mpi_ct.comm.Get_size();
-  mpi_ct.my_rank = mpi_ct.comm.Get_rank();
+#ifdef HAVE_MPI
+  RAYSUM *rsLocal;
+  MPIWorld mpiWorld (argc, argv);
+#endif
 
-  if (mpi_ct.nproc > CT_MPI_MAX_PROCESS) {
-    sys_error(ERR_FATAL, "Number of mpi processes (%d) exceeds max processes (%d)",
-             mpi_ct.nproc, CT_MPI_MAX_PROCESS);
-  }
+  Timer timerProgram;
 
-  time_start = MPI::Wtime();
-#endif
-  
 #ifdef HAVE_MPI
-  if (mpi_ct.my_rank == 0) {
+  if (mpiWorld.getRank() == 0) {
 #endif
     strcpy(opt_desc, "");
     strcpy(opt_phmfilename, "");
@@ -194,8 +132,8 @@ phm2rs_main (const int argc, char *const argv[])
        break;
       case O_PHMFILE:
 #ifdef HAVE_MPI
-       if (mpi_ct.my_rank == 0)
-         fprintf(stderr, "Can not read phantom from file in MPI mode\n");
+       if (mpiWorld.getRank() == 0)
+         cerr << "Can not read phantom from file in MPI mode" << endl;
        return (1);
 #endif
        strncpy(opt_phmfilename, optarg, sizeof(opt_phmfilename));
@@ -221,7 +159,7 @@ phm2rs_main (const int argc, char *const argv[])
        opt_rotangle = strtod(optarg, &endptr);
        endstr = optarg + strlen(optarg);
        if (endptr != endstr) {
-         fprintf(stderr,"Error setting --rotangle to %s\n", optarg);
+         cerr << "Error setting --rotangle to " << optarg << endl;
          phm2rs_usage(argv[0]);
          return (1);
        }
@@ -230,16 +168,16 @@ phm2rs_main (const int argc, char *const argv[])
        opt_nray = strtol(optarg, &endptr, 10);
        endstr = optarg + strlen(optarg);
        if (endptr != endstr) {
-         fprintf(stderr,"Error setting --nray to %s\n", optarg);
+         cerr << "Error setting --nray to %s" << optarg << endl;
          phm2rs_usage(argv[0]);
          return (1);
        }
        break;
         case O_VERSION:
 #ifdef VERSION
-         fprintf(stdout, "Version %s\n", VERSION);
+       cout << "Version: " << VERSION << endl;
 #else
-         fprintf(stderr, "Unknown version number");
+        cout << "Unknown version number" << endl;
 #endif
          exit(0);
       case O_HELP:
@@ -253,7 +191,7 @@ phm2rs_main (const int argc, char *const argv[])
     }
   
     if (phm == NULL) {
-      fprintf(stderr, "No phantom defined\n");
+      cerr << "No phantom defined" << endl;
       phm2rs_usage(argv[0]);
       return (1);
     }
@@ -266,18 +204,19 @@ phm2rs_main (const int argc, char *const argv[])
     opt_ndet = strtol(argv[optind+1], &endptr, 10);
     endstr = argv[optind+1] + strlen(argv[optind+1]);
     if (endptr != endstr) {
-      fprintf(stderr,"Error setting --ndet to %s\n", argv[optind+1]);
+      cerr << "Error setting --ndet to " << argv[optind+1] << endl;
       phm2rs_usage(argv[0]);
       return (1);
     }
     opt_nview = strtol(argv[optind+2], &endptr, 10);
     endstr = argv[optind+2] + strlen(argv[optind+2]);
     if (endptr != endstr) {
-      fprintf(stderr,"Error setting --nview to %s\n", argv[optind+2]);
+      cerr << "Error setting --nview to " << argv[optind+2] << endl;
       phm2rs_usage(argv[0]);
       return (1);
     }
 
+    char str[256];
     snprintf(str, sizeof(str), 
             "Raysum_Collect: NDet=%d, Nview=%d, NRay=%d, RotAngle=%.2f, ", 
             opt_ndet, opt_nview, opt_nray, opt_rotangle);
@@ -298,17 +237,16 @@ phm2rs_main (const int argc, char *const argv[])
 #endif
 
 #ifdef HAVE_MPI
-  mpi_ct.comm.Barrier ();
-  mpi_ct.comm.Bcast (&opt_rotangle, 1, MPI::DOUBLE, 0);
-  mpi_ct.comm.Bcast (&opt_nview, 1, MPI::INT, 0);
-  mpi_ct.comm.Bcast (&opt_ndet, 1, MPI::INT, 0);
-  mpi_ct.comm.Bcast (&opt_nray, 1, MPI::INT, 0);
-  mpi_ct.comm.Bcast (&opt_phmnum, 1, MPI::INT, 0);
-  mpi_ct.comm.Bcast (&opt_verbose, 1, MPI::INT, 0);
-  mpi_ct.comm.Bcast (&opt_debug, 1, MPI::INT, 0);
-  mpi_ct.comm.Bcast (&opt_trace, 1, MPI::INT, 0);
-
-  if (mpi_ct.my_rank > 0 && opt_phmnum >= 0)
+  mpiWorld.getComm().Bcast (&opt_rotangle, 1, MPI::DOUBLE, 0);
+  mpiWorld.getComm().Bcast (&opt_nview, 1, MPI::INT, 0);
+  mpiWorld.getComm().Bcast (&opt_ndet, 1, MPI::INT, 0);
+  mpiWorld.getComm().Bcast (&opt_nray, 1, MPI::INT, 0);
+  mpiWorld.getComm().Bcast (&opt_phmnum, 1, MPI::INT, 0);
+  mpiWorld.getComm().Bcast (&opt_verbose, 1, MPI::INT, 0);
+  mpiWorld.getComm().Bcast (&opt_debug, 1, MPI::INT, 0);
+  mpiWorld.getComm().Bcast (&opt_trace, 1, MPI::INT, 0);
+
+  if (mpiWorld.getRank() > 0 && opt_phmnum >= 0)
     phm = phm_create (opt_phmnum);
 #endif
 
@@ -316,66 +254,46 @@ phm2rs_main (const int argc, char *const argv[])
   det = detector_create (phm, DETECTOR_PARALLEL, opt_ndet, opt_nview, opt_nray, opt_rotangle);
 
 #ifdef HAVE_MPI
-  mpi_ct_calc_work_units(opt_nview);
-  if (mpi_ct.my_rank == 0) {
-    rs_global = raysum_create_from_det (opt_outfile, det);
-    raysum_alloc_views(rs_global);
+  mpiWorld.setTotalWorkUnits (opt_nview);
+
+  if (mpiWorld.getRank() == 0) {
+    rsGlobal = raysum_create_from_det (opt_outfile, det);
+    raysum_alloc_views(rsGlobal);
   }
   
-  rs_local = raysum_create_from_det (NULL, det);
-  rs_local->nview = mpi_ct.local_work_units[mpi_ct.my_rank];
+  rsLocal = raysum_create_from_det (NULL, det);
+  rsLocal->nview = mpiWorld.getMyLocalWorkUnits();
   if (opt_debug)
-    printf("rs_local->nview = %d (process %d)\n", rs_local->nview, mpi_ct.my_rank);
+    cout << "rsLocal->nview = " << rsLocal->nview << " (process " << mpiWorld.getRank() << ")" << endl;;
 
+  TimerMPI timerProject (mpiWorld.getComm());
+  raysum_collect (rsLocal, det, phm, mpiWorld.getMyStartWorkUnit(), opt_trace, FALSE);
   if (opt_verbose)
-    mpi_t1 = MPI::Wtime();
-  raysum_collect (rs_local, det, phm, mpi_ct.start_work_unit[mpi_ct.my_rank], opt_trace, FALSE);
-  if (opt_verbose) {
-    mpi_t2 = MPI::Wtime();
-    mpi_t = mpi_t2 - mpi_t1;
-    mpi_ct.comm.Reduce(&mpi_t, &mpi_t_g, 1, MPI::DOUBLE, MPI::MAX, 0);
-    if (mpi_ct.my_rank == 0)
-      printf("Time to collect rs = %f secs, Max = %f secs\n", mpi_t, mpi_t_g);
-  }
+    timerProject.timerEndAndReport ("Time to collect projections");
 
+  TimerMPI timerGather (mpiWorld.getComm());
+  GatherProjectionsMPI (mpiWorld, rsGlobal, rsLocal, opt_debug);
   if (opt_verbose)
-    mpi_t1 = MPI::Wtime();
-  mpi_gather_rs(rs_global, rs_local, opt_debug);
-  if (opt_verbose) {
-    mpi_t2 = MPI::Wtime();
-    mpi_t = mpi_t2 - mpi_t1;
-    mpi_ct.comm.Reduce(&mpi_t, &mpi_t_g, 1, MPI::DOUBLE, MPI::MAX, 0);
-    if (mpi_ct.my_rank == 0)
-      printf("Time to gather rs = %f secs, Max = %f secs\n", mpi_t, mpi_t_g);
-  }
+    timerGather.timerEndAndReport ("Time to gather projections");
 #else
-  rs_global = raysum_create_from_det (opt_outfile, det);
-  raysum_collect (rs_global, det, phm, 0, opt_trace, FALSE);
+  rsGlobal = raysum_create_from_det (opt_outfile, det);
+  raysum_collect (rsGlobal, det, phm, 0, opt_trace, FALSE);
 #endif
   
-#ifndef HAVE_MPI
-  time_end = td_current_sec();
-#else
-  time_end = MPI::Wtime();
-  if (mpi_ct.my_rank == 0) 
+#ifdef HAVE_MPI
+  if (mpiWorld.getRank() == 0) 
 #endif
     {
-      rs_global->calctime = time_end - time_start;
-      strncpy (rs_global->remark, opt_desc, sizeof(rs_global->remark));
+      rsGlobal->calctime = timerProgram.timerEnd();
+      strncpy (rsGlobal->remark, opt_desc, sizeof(rsGlobal->remark));
+      raysum_write (rsGlobal);
+      raysum_close (rsGlobal);
       if (opt_verbose) {
-       fprintf(stdout, "Remark: %s\n", rs_global->remark);
-       fprintf(stdout, "Time active = %.2f secs\n", rs_global->calctime);
+       cout << "Remark: " << rsGlobal->remark << endl;
+       cout << "Run time: " << rsGlobal->calctime << " seconds" << endl;
       }
     }
 
-#ifdef HAVE_MPI
-  if (mpi_ct.my_rank == 0) 
-#endif
-    {
-      raysum_write (rs_global);
-      raysum_close (rs_global);
-    }
-
   phm_free (phm);
   detector_free (det);
 
@@ -384,41 +302,29 @@ phm2rs_main (const int argc, char *const argv[])
 
 
 /* FUNCTION
- *    mpi_gather_rs
+ *    GatherProjectionsMPI
  *
  * SYNOPSIS
- *    Gather's raysums from all processes in rs_local in rs_global in process 0
+ *    Gather's raysums from all processes in rsLocal in rsGlobal in process 0
  */
 
 #ifdef HAVE_MPI
-void mpi_gather_rs (RAYSUM *rs_global, RAYSUM *rs_local, const int opt_debug)
+void GatherProjectionsMPI (MPIWorld& mpiWorld, RAYSUM *rsGlobal, RAYSUM *rsLocal, const int opt_debug)
 {
-  int iproc;
-  int end_work_unit;
-  int iw;
-
-  end_work_unit = mpi_ct.local_work_units[mpi_ct.my_rank] - 1;
-  for (iw = 0; iw <= end_work_unit; iw++) {
-    mpi_ct.comm.Send(&rs_local->view[iw]->view_angle, 1, MPI::DOUBLE, 0, 0);
-    mpi_ct.comm.Send(&rs_local->view[iw]->ndet, 1, MPI::INT, 0, 0);
-    mpi_ct.comm.Send(rs_local->view[iw]->detval, rs_local->ndet, MPI::FLOAT, 0, 0);
+  for (int iw = 0; iw < mpiWorld.getMyLocalWorkUnits(); iw++) {
+    mpiWorld.getComm().Send(&rsLocal->view[iw]->view_angle, 1, MPI::DOUBLE, 0, 0);
+    mpiWorld.getComm().Send(&rsLocal->view[iw]->ndet, 1, MPI::INT, 0, 0);
+    mpiWorld.getComm().Send(rsLocal->view[iw]->detval, rsLocal->ndet, MPI::FLOAT, 0, 0);
   }
 
-  if (mpi_ct.my_rank == 0) {
-    for (iproc = 0; iproc < mpi_ct.nproc; iproc++) {
-      end_work_unit = mpi_ct.start_work_unit[iproc] 
-       + mpi_ct.local_work_units[iproc] 
-       - 1;
-
-      if (opt_debug)
-       fprintf(stdout, "Recv rs data from process %d\n", iproc);
-
-      for (iw = mpi_ct.start_work_unit[iproc]; iw <= end_work_unit; iw++) {
+  if (mpiWorld.getRank() == 0) {
+    for (int iProc = 0; iProc < mpiWorld.getNumProcessors(); iProc++) {
+      for (int iw = mpiWorld.getStartWorkUnit(iProc); iw <= mpiWorld.getEndWorkUnit(iProc); iw++) {
        MPI::Status status;
 
-       mpi_ct.comm.Recv(&rs_global->view[iw]->view_angle, 1, MPI::DOUBLE, iproc, 0, status);
-       mpi_ct.comm.Recv(&rs_global->view[iw]->ndet, 1, MPI::INT, iproc, 0, status);
-       mpi_ct.comm.Recv(rs_global->view[iw]->detval, rs_global->ndet, MPI::FLOAT, iproc, 0, status);
+       mpiWorld.getComm().Recv(&rsGlobal->view[iw]->view_angle, 1, MPI::DOUBLE, iProc, 0, status);
+       mpiWorld.getComm().Recv(&rsGlobal->view[iw]->ndet, 1, MPI::INT, iProc, 0, status);
+       mpiWorld.getComm().Recv(rsGlobal->view[iw]->detval, rsGlobal->ndet, MPI::FLOAT, iProc, 0, status);
       }
     }
   }
@@ -429,7 +335,7 @@ void mpi_gather_rs (RAYSUM *rs_global, RAYSUM *rs_local, const int opt_debug)
 
 #ifndef NO_MAIN
 int 
-main (const int argc, char *const argv[])
+main (int argc, char* argv[])
 {
   return (phm2rs_main(argc, argv));
 }