nw/demo/demo_DebugUtility.h

/*---------------------------------------------------------------------------*
  Project:  NintendoWare
  File:     demo_DebugUtility.h

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  $Revision: $
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#ifndef NW_DEMO_DEBUGUTILITY_H_
#define NW_DEMO_DEBUGUTILITY_H_

//#include <nw/types.h>

#include <nw/dev/dev_Screenshot.h>
#include <nw/demo/demo_HioPacketChannel.h>
#include <nw/demo/demo_GraphicsDrawing.h>
#include <nw/demo/demo_GraphicsSystem.h>
#include <nw/demo/demo_Memory.h>
#include <nw/demo/demo_Utility.h>

namespace nw
{

namespace demo
{

//============================================================================
//! @name ユーティリティ
//@{

//---------------------------------------------------------------------------
//! @brief        デモのデバッグに使用するユーティリティ関数をまとめたクラスです。
//---------------------------------------------------------------------------
class DebugUtility
{
private:
    static const s32 NW_PROFILE_OUTPUT_INTERVAL = 600;
    static const s32 NW_LOAD_METER_INTERVAL = 60;

    static const s32 POS_COMMAND_SIZE_X = 15;
    static const s32 POS_COMMAND_SIZE_Y = 115;
    static const s32 POS_LOAD_METER_X = 16;
    static const s32 POS_LOAD_METER_Y = 140;
    static const s32 HEIGHT_LOAD_METER = 18;
    static const s32 POS_BAR_CHART_X = 15;
    static const s32 POS_BAR_CHART_Y = 188;
    static const s32 WIDTH_LOAD_METER_BAR_CHART = 256;
    static const s32 HEIGHT_LOAD_METER_BAR_CHART = 20;

public:
    //=====================
    //! @name 負荷の表示
    //@{

    //---------------------------------------------------------------------------
    //! @brief        負荷の計算を行います。
    //!
    //! @param[in]    renderSystem 負荷計算をしている RenderSystem です。
    //---------------------------------------------------------------------------
    static void CalcLoadMeter(
        nw::demo::RenderSystem* renderSystem
    );

    //---------------------------------------------------------------------------
    //! @brief        負荷計測結果の文字を描画します。
    //!
    //!               graphicsDrawing の BeginDrawingString() をあらかじめ実行し、
    //!               DrawLoadMeterText() 後は EndDrawingString() を実行する必要があります。
    //!
    //! @param[in]    renderSystem 負荷計算をしている RenderSystem です。
    //! @param[in]    graphicsDrawing 文字列表示に使う GraphicsDrawing です。
    //---------------------------------------------------------------------------
    static void DrawLoadMeterText(
        nw::demo::RenderSystem* renderSystem,
        nw::demo::GraphicsDrawing* graphicsDrawing
    );

    //---------------------------------------------------------------------------
    //! @brief        負荷計測結果の図形部分を描画します。
    //!
    //!               graphicsDrawing の BeginDrawingShape() をあらかじめ実行し、
    //!               DrawLoadMeter() 後は EndDrawingShape() を実行する必要があります。
    //!
    //! @param[in]    renderSystem 負荷計算をしている RenderSystem です。
    //! @param[in]    graphicsDrawing 文字列表示に使う GraphicsDrawing です。
    //---------------------------------------------------------------------------
    static void DrawLoadMeter(
        nw::demo::RenderSystem* renderSystem,
        nw::demo::GraphicsDrawing* graphicsDrawing
    );

    //---------------------------------------------------------------------------
    //! @brief        負荷計測結果をログに出力します。
    //!
    //! @param[in]    renderSystem 負荷計算をしている RenderSystem です。
    //---------------------------------------------------------------------------
    static void DumpLoadMeter(
        nw::demo::RenderSystem* renderSystem
    );

    //---------------------------------------------------------------------------
    //! @brief      CPU パフォーマンス計測モードであるかを取得します。
    //!
    //!             DBG スイッチを ON にすることで、CPUパフォーマンス計測モードになります。
    //!
    //! @return     CPU パフォーマンス計測モードであれば true を返します。
    //---------------------------------------------------------------------------
    static bool IsCpuProfilingMode()
    {
        return s_IsForceCpuProfilingMode || nw::demo::PadFactory::GetPad()->IsButtonPress(nw::demo::Pad::BUTTON_DEBUG);
    }

    //@}

    //=====================
    //! @name テスト
    //@{

    //---------------------------------------------------------------------------
    //! @brief        自動テストを初期化します。
    //!
    //!               NW_AUTOTESTが定義されていない場合は何も行われません。
    //!
    //! @param[in]    allocator 初期化に使用するアロケーターです。
    //! @param[in]    deviceAllocator Host IO 接続に使用するデバイスアロケーターです。
    //---------------------------------------------------------------------------
    static void InitializeAutoTest(
        os::IAllocator* allocator,
        os::IAllocator* deviceAllocator,
        nw::demo::RenderSystem** renderSystem,
        const u32* correctHashDisplay0 = NULL,
        const u32* correctHashDisplay1 = NULL,
        bool needCustomTest = false
    )
    {
        s_ProfileCallCount = 0;
        s_DebugFrameCount = 0;

        #if defined(NW_AUTO_TEST)
            s_AutoTester = AutoTester::Create(
                allocator,
                deviceAllocator
            );

            s_AutoTester->Initialize(
                5,
                needCustomTest,
                renderSystem,
                correctHashDisplay0,
                correctHashDisplay1);
        #else
            NW_UNUSED_VARIABLE(allocator);
            NW_UNUSED_VARIABLE(deviceAllocator);
            NW_UNUSED_VARIABLE(renderSystem);
            NW_UNUSED_VARIABLE(correctHashDisplay0);
            NW_UNUSED_VARIABLE(correctHashDisplay1);
            NW_UNUSED_VARIABLE(needCustomTest);
        #endif
    }

    //---------------------------------------------------------------------------
    //! @brief        自動テストの終了処理を行います。
    //!
    //!               NW_AUTOTESTが定義されていない場合は何も行われません。
    //---------------------------------------------------------------------------
    static void FinalizeAutoTest()
    {
        #if defined(NW_AUTO_TEST)
        s_AutoTester->Finalize();
        nw::ut::SafeDestroy(s_AutoTester);
        #endif
    }

    //---------------------------------------------------------------------------
    //! @brief        自動テストのフレームを進めます。
    //---------------------------------------------------------------------------
    static void AdvanceAutoTestFrame()
    {
        #if defined(NW_AUTO_TEST)
        NW_ASSERT(s_AutoTester);
        s_AutoTester->AdvanceFrame();
        #endif
        if (!s_SilentMode)
        {
            if (s_ProfileCallCount % NW_PROFILE_OUTPUT_INTERVAL == 0)
            {
                NW_DUMP_PROFILE();
            }
            else if (s_ProfileCallCount % NW_PROFILE_OUTPUT_INTERVAL == 1)
            {
                NW_CLEAR_PROFILE();
            }
            s_ProfileCallCount++;
        }
    }

    //---------------------------------------------------------------------------
    //! @brief        InitializeScenes 後のテストを行ないます。
    //---------------------------------------------------------------------------
    static void PostInitializeScenes()
    {
        // SetAllocatorForTest でセットしたアロケータの状態を PC に送ります。
        #if defined(NW_AUTO_TEST)
        NW_ASSERT(s_AutoTester);
        s_AutoTester->NotifyMemoryStatus(
            s_DeviceAllocator,
            s_ParticleAllocator,
            AutoTester::TIMING_POST_INITIALIZE_SCENES);
        #endif
    }

    //---------------------------------------------------------------------------
    //! @brief        TerminateScenes 後のテストを行ないます。
    //---------------------------------------------------------------------------
    static void PreTerminateScenes()
    {
        // SetAllocatorForTest でセットしたアロケータの状態を PC に送ります。
        #if defined(NW_AUTO_TEST)
        NW_ASSERT(s_AutoTester);
        s_AutoTester->NotifyMemoryStatus(
            s_DeviceAllocator,
            s_ParticleAllocator,
            AutoTester::TIMING_PRE_TERMINATE_SCENES);
        #endif
    }

    //@}

    //=====================
    //! @name メモリリーク検出
    //@{

    //---------------------------------------------------------------------------
    //! @brief          メモリリークの検出などの対象となるアロケータを指定します。
    //!
    //! @param[in]      deviceAllocator 対象のデバイスメモリアロケータです。
    //! @param[in]      particleAllocator 対象のパーティクルメモリアロケータです。
    //---------------------------------------------------------------------------
    static void
    SetAllocatorForTest(
        nw::demo::DemoAllocator* deviceAllocator,
        nw::demo::DemoAllocator* particleAllocator = NULL
    )
    {
        s_DeviceAllocator = deviceAllocator;
        s_ParticleAllocator = particleAllocator;
    }

    //---------------------------------------------------------------------------
    //! @brief          メモリリークの検出機能をリセットします。
    //!
    //!                 この関数が実行されると、その時点でのメモリ使用量を記憶します。
    //!                 メモリリークを検出するためには TestMemoryLeak() 関数を実行してください。
    //!
    //!                 この関数を複数回実行すると、最後の実行のみが有効になります。
    //---------------------------------------------------------------------------
    static void
    ResetMemoryLeakTester()
    {
        s_DeviceMemoryFreeSize = s_DeviceAllocator->GetFreeSize();
        if (s_ParticleAllocator)
        {
            s_ParticleMemoryFreeSize = s_ParticleAllocator->GetFreeSize();
        }
    }

    //---------------------------------------------------------------------------
    //! @brief          メモリリークを検出します。
    //!
    //!                 最後に ResetMemoryLeakTester() が実行されたときとメモリ使用量を比べます。
    //!                 メモリ使用量が ResetMemoryLeakTester() 実行時と一致しない場合はヒープのダンプを出力します。
    //!
    //! @return         メモリ使用量が ResetMemoryLeakTester() 実行時と一致する場合は true を、そうでない場合は false を返します。
    //---------------------------------------------------------------------------
    static bool
    TestMemoryLeak()
    {
        bool result = true;

        s32 mainLeakSize = s_DeviceMemoryFreeSize - s_DeviceAllocator->GetFreeSize();
        s32 particleLeakSize = 0;
        if (s_ParticleAllocator)
        {
            particleLeakSize = s_ParticleMemoryFreeSize - s_ParticleAllocator->GetFreeSize();
        }

        if (!s_SilentMode)
        {
            if (mainLeakSize)
            {
                NW_DEV_LOG(
                    "######### Device Memory Leak Detected !! (%d bytes)\n", mainLeakSize);
                s_DeviceAllocator->Dump();
                result = false;
            }
            if (particleLeakSize)
            {
                NW_DEV_LOG(
                    "######### Particle Memory Leak Detected !! (%d bytes)\n", particleLeakSize);
                s_ParticleAllocator->Dump();
                result = false;
            }
        }

    #if defined(NW_AUTO_TEST)
        if (s_AutoTester)
        {
            s_AutoTester->NotifyMemoryLeak(mainLeakSize, particleLeakSize);
        }
    #endif

        return result;
    }

    //@}

    //=====================
    //! @name ログ出力制御
    //@{

    //---------------------------------------------------------------------------
    //! @brief          デバッグユーティリティクラスからのログへの出力を無効にします。
    //!
    //!                 isEnabled に true を指定すると、デバッグユーティリティはログへの出力を行わなくなります。
    //!
    //! @param          isEnabled true を指定すると、ログへの出力を行わなくなります。
    //---------------------------------------------------------------------------
    static void SetSilentMode(bool isEnabled) {s_SilentMode = isEnabled;}

    //@}

private:
    static size_t s_DeviceMemoryFreeSize;
    static size_t s_ParticleMemoryFreeSize;
    static nw::demo::DemoAllocator* s_DeviceAllocator;
    static nw::demo::DemoAllocator* s_ParticleAllocator;
    static bool s_IsForceCpuProfilingMode; //!< 強制的に CPU パフォーマンス計測モードにするフラグです。
    static bool s_SilentMode; //!< ログへの出力を止めます。
    static s32 s_ProfileCallCount;
    static s32 s_DebugFrameCount;

#if defined(NW_AUTO_TEST)
    class AutoTester
    {
    public:
        enum NOTIFY_TIMING
        {
            TIMING_POST_INITIALIZE_SCENES = 1,
            TIMING_PRE_TERMINATE_SCENES
        };

        //! @brief 自動テスターを生成します。
        static AutoTester* Create(
            os::IAllocator* allocator,
            os::IAllocator* deviceAllocator
        );

        //! @brief      自動テスターを初期化します。
        //!
        //!             Host IO を使用し、PC 側の自動テスターとの接続を試みます。
        //!             接続に成功し、カスタムテストのシナリオを受信できれば、カスタムテストの初期化を行います。
        //!             接続できなければ再試行することなく接続処理を終了し、デフォルトテストの初期化を行います。
        //!             そのため、カスタムテストを実行するためには、この関数が実行されるまでに PC 側のテスターを
        //!             待機状態にしておく必要があります。
        //!
        //!             needCustom に true を指定すると、カスタムテストの初期化に成功するまで PC 側への接続を試行し続けます。
        //!             それまで制御は戻りません。
        //!
        //! @param[in]  channelNumber PC 側の自動テスターと接続するための Host IO のチャンネル番号です。
        //! @param[in]  needCustom カスタムテストを必ず実行する場合は true を指定します。
        //!
        //! @return カスタムテストが初期化されたら正の値を、デフォルトテストが初期化されたら 0 を、初期化に失敗したら負の値を返します。
        int Initialize(
            s32 channelNumber,
            bool needCustom,
            nw::demo::RenderSystem** renderSystem,
            const u32* correctHashDisplay0,
            const u32* correctHashDisplay1
        );

        //! @brief 自動テスターの終了処理を行います。
        void Finalize();

        //! @brief 自動テスターを破棄します。
        void Destroy();

        //! @brief テストのフレームを進めます。
        void AdvanceFrame();

        //! @brief メモリリークの検出結果を PC に通知します。
        //!
        //!        カスタムテスト中であればメモリリーク情報のパケットを送信します。
        //!
        //! @param deviceLeakSize デバイスメモリのリーク量です。
        //! @param particleLeakSize パーティクルメモリのリーク量です。
        void NotifyMemoryLeak(s32 deviceLeakSize, s32 particleLeakSize);

        //! @brief メモリ状態を PC に通知します。
        //!
        //!        カスタムテスト中であればメモリ状態のパケットを送信します。
        //!
        //! @param timing タイミング情報です。
        void NotifyMemoryStatus(
            nw::demo::DemoAllocator* deviceAllocator,
            nw::demo::DemoAllocator* particleAllocator,
            NOTIFY_TIMING timing
        );

    private:
        //! テストシナリオのイベント種です。
        enum EventType
        {
            EVENT_SCREENSHOT = 1,               //!< スクリーンショットの撮影と送信です。
            EVENT_SET_PAD_STATUS,               //!< デモパッドの状態指定です。
            EVENT_BEACON,                       //!< ビーコン送信です。
            EVENT_SEND_LOAD_METER,              //!< 負荷情報の送信です。
            EVENT_RESET_LOAD_METER,             //!< 負荷情報のリセットです。
            EVENT_TEST_DONE,                    //!< テスト完了パケットの送信です。
            EVENT_SWITCH_CPU_PROFILING_MODE    //!< CPU パフォーマンス計測モードの切り替えです。
        };

        struct ScreenshotParam
        {
            enum DisplayFlag
            {
                DISPLAY_0 = 1,
                DISPLAY_0_EXT,
                DISPLAY_1,
                DISPLAY_0_BOTH,
                DISPLAY_ALL
            };
            s32 display;
            u32 hash[5]; // すべて 0 ならテストを行いません。
        };

        struct SetPadStatusParam
        {
            u32 padStatus;
        };

        struct BeaconParam
        {
        };

        struct SendLoadMeterParam
        {
        };

        struct ResetLoadMeterParam
        {
        };

        struct SwitchCpuProfilingModeParam
        {
            s32 isModeEnabled;
        };

        struct TestEvent
        {
            s32 frameCount;
            EventType eventType;

            union
            {
                ScreenshotParam screenshot;
                SetPadStatusParam setPadStatus;
                BeaconParam beacon;
                SendLoadMeterParam sendLoadMeter;
                ResetLoadMeterParam resetLoadMeter;
                SwitchCpuProfilingModeParam switchCpuProfilingMode;
            } param;
        };

        // 受信パケットの構造体です。

        //! @brief テスト情報パケットのヘッダです。
        struct TestInfoHeader
        {
            s32 packetType;
            s32 eventCount;
            char programName[64];
            enum { PACKET_TYPE_ID = 0x213FEB92 };

            TestInfoHeader()
            : packetType(PACKET_TYPE_ID),
              eventCount(0)
            {}
        };

        //! @brief シナリオパケットのヘッダです。
        struct ScenarioHeader
        {
            s32 packetType;
            s32 eventCount;
            enum { PACKET_TYPE_ID = 0x6794C4C8 };

            ScenarioHeader()
            : packetType(PACKET_TYPE_ID),
              eventCount(0)
            {}

        };

        // 送信パケットの構造体です。

        //! @brief スクリーンショットパケットのヘッダです。
        struct ScreenshotHeader
        {
            s32 packetType;
            s32 frameCount;
            s32 width;
            s32 height;
            s32 display;

            enum { PACKET_TYPE_ID = 0x23848aa6 };

            ScreenshotHeader()
            : packetType(PACKET_TYPE_ID),
              frameCount(0),
              width(0),
              height(0)
            {}
        };

        //! @brief ビーコンパケットのヘッダです。
        struct BeaconHeader
        {
            s32 packetType;
            s32 frameCount;

            enum { PACKET_TYPE_ID = 0x9538a79a };

            BeaconHeader()
            : packetType(PACKET_TYPE_ID),
              frameCount(0)
            {}
        };

        //! @brief 負荷情報パケットのヘッダです。
        struct LoadMeterHeader
        {
            s32 packetType;
            s32 frameCount;

            enum { PACKET_TYPE_ID = 0xc57c557 };

            LoadMeterHeader()
            : packetType(PACKET_TYPE_ID),
              frameCount(0)
            {}
        };

        //! @brief 負荷情報パケットのデータ構造です。
        struct LoadMeterData
        {
            s32 callCount;
            s32 cpuTime;
            s32 gpuTime;
            s32 otherGpuTime;
            s32 cmdSize;
        };

        //! @brief メモリリーク情報パケットのヘッダです。
        struct MemoryLeakHeader
        {
            s32 packetType;
            s32 frameCount;

            enum { PACKET_TYPE_ID = 0x4F1B0AD2 };

            MemoryLeakHeader()
            : packetType(PACKET_TYPE_ID),
              frameCount(0)
            {}
        };

        //! @brief メモリリーク情報パケットのデータ構造です。
        struct MemoryLeakData
        {
            s32 deviceLeakSize;
            s32 particleLeakSize;
        };

        //! @brief テスト終了通知パケットのヘッダです。
        struct DoneHeader
        {
            s32 packetType;
            s32 frameCount;

            enum { PACKET_TYPE_ID = 0x916bbe7 };

            DoneHeader()
            : packetType(PACKET_TYPE_ID),
              frameCount(0)
            {}
        };

        //! @brief メモリ状態通知パケットのヘッダです。
        struct MemoryStatusHeader
        {
            s32 packetType;
            s32 frameCount;
            s32 timing;

            enum { PACKET_TYPE_ID = 0xE568134E };

            MemoryStatusHeader()
            : packetType(PACKET_TYPE_ID),
              frameCount(0)
            {}
        };

        //! @brief メモリ状態通知パケットのデータ構造です。
        struct MemoryStatusData
        {
            s32 deviceMemoryUsed;
            s32 particleMemoryUsed;
        };

        AutoTester(
            os::IAllocator* allocator,
            os::IAllocator* deviceAllocator
        );
        ~AutoTester();

        void SendScreenshot(const ScreenshotParam& param);
        void SetPadStatus(const SetPadStatusParam& param);
        void SendBeacon(const BeaconParam& param);
        void SendLoadMeter(const SendLoadMeterParam& param);
        void NotifyDone();
        void SwitchCpuProfilingMode(const SwitchCpuProfilingModeParam& param);

        os::IAllocator* m_Allocator;
        os::IAllocator* m_DeviceAllocator;

        nw::dev::ScreenshotManager* m_ScreenshotManager;

        nw::demo::HioPacketChannel* m_HioPacketChannel;

        s32 m_FrameCount;

        nw::ut::MoveArray<TestEvent> m_Scenario;
        nw::ut::MoveArray<TestEvent>::iterator m_CurrentEvent;

        nw::demo::RenderSystem** m_RenderSystem;
    };

    static AutoTester* s_AutoTester;
#else
    class AutoTester
    {
    public:
        static AutoTester* Create(os::IAllocator*,os::IAllocator*){return NULL;}
        int Initialize(s32,bool,nw::demo::RenderSystem**,const u32*,const u32*){return -1;}
        void Finalize(){}
        void Destroy(){}
        void AdvanceFrame(){}
        void NotifyMemoryLeak(s32, s32){}
    };
#endif
};

//@}

namespace internal
{


//! @details :private
class DemoTestLoop
{
private:
    static const int NW_PROFILE_MAX_REPORT = 60;
public:
    DemoTestLoop(
        nw::demo::DemoAllocator* deviceAllocator,
        nw::demo::DemoAllocator* particleAllocator,
        nw::demo::RenderSystem** renderSystem,
        const u32* hash1,
        const u32* hash2
    )
    : m_DeviceAllocator(deviceAllocator),
      m_ParticleAllocator(particleAllocator),
      m_ContinueFlag(true),
      m_RenderSystem(renderSystem)
    {
        nw::demo::DebugUtility::InitializeAutoTest(m_DeviceAllocator, m_DeviceAllocator, m_RenderSystem, hash1, hash2);
        NW_INITIALIZE_PROFILE(NW_PROFILE_MAX_REPORT, m_DeviceAllocator);
#if defined(NW_DEBUG_CHECK_MEMORY_LEAK)
        nw::demo::DebugUtility::SetAllocatorForTest(m_DeviceAllocator, m_ParticleAllocator);
        nw::demo::DebugUtility::ResetMemoryLeakTester();
#endif
    }
    ~DemoTestLoop()
    {
        NW_FINALIZE_PROFILE(m_DeviceAllocator);
        nw::demo::DebugUtility::FinalizeAutoTest();
    }
    void Continue() {
#if defined(NW_DEBUG_CHECK_MEMORY_LEAK)
        nw::demo::DebugUtility::TestMemoryLeak();
#else
        m_ContinueFlag = false;
#endif
        nw::demo::DebugUtility::FinalizeAutoTest();
        // HACK: PC 側の AutoTester から任意の status が渡せないので、実機ではできない操作をトリガーにする。
        const bool isAutotesting =
            nw::demo::PadFactory::GetPad()->IsButtonPress(nw::demo::Pad::BUTTON_UP) &&
            nw::demo::PadFactory::GetPad()->IsButtonPress(nw::demo::Pad::BUTTON_RIGHT) &&
            nw::demo::PadFactory::GetPad()->IsButtonPress(nw::demo::Pad::BUTTON_DOWN) &&
            nw::demo::PadFactory::GetPad()->IsButtonPress(nw::demo::Pad::BUTTON_LEFT);
        nw::demo::DebugUtility::InitializeAutoTest(m_DeviceAllocator, m_DeviceAllocator, m_RenderSystem, NULL, NULL, isAutotesting);
    }
    bool IsContinuing() {
#if defined(NW_DEBUG_CHECK_MEMORY_LEAK)
        return ! ::nw::demo::internal::IsTerminatingImpl();
#else
        return m_ContinueFlag;
#endif
    }
private:
    nw::demo::DemoAllocator* m_DeviceAllocator;
    nw::demo::DemoAllocator* m_ParticleAllocator;
    bool m_ContinueFlag;
    nw::demo::RenderSystem** m_RenderSystem;
};

} // namespace internal

//============================================================================
//! @name デモプログラム支援
//@{

#define NW_DEMO_TEST_LOOP(deviceAllocator, particleAllocator, renderSystem)                                             \
    for (                                                                                                               \
        nw::demo::internal::DemoTestLoop demoTestLoop(deviceAllocator, particleAllocator, renderSystem, NULL, NULL) ;   \
        demoTestLoop.IsContinuing() ;                                                                                   \
        demoTestLoop.Continue() )

//@}

} // namespace demo
} // namespace nw

#endif // NW_DEMO_DEBUGUTILITY_H_