nw/os/os_Memory.h

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

  Copyright (C)2009-2011 Nintendo/HAL Laboratory, Inc.  All rights reserved.

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  $Revision: 31311 $
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#ifndef NW_OS_MEMORY_H_
#define NW_OS_MEMORY_H_

#include <nw/types.h>
#include <nw/assert.h>
#include <nw/ut/ut_Inlines.h>
#include <nn/os.h>

#include <functional>
#include <algorithm>

#if defined(NW_PLATFORM_CTR)
  #include <nn/nstd/nstd_String.h>
#endif

namespace nw {
namespace os {

//---------------------------------------------------------------------------
//! @brief        メモリコピーをおこないます。
//!
//! @param[out]   dstp    コピー先のアドレスです。
//! @param[in]    srcp    コピー元のアドレスです。
//! @param[in]    size    コピーサイズです。
//---------------------------------------------------------------------------
NW_FORCE_INLINE void
MemCpy(void* dstp, const void* srcp, size_t size)
{
  #if defined(NW_PLATFORM_CTR)
    // 32byte アライメントに揃っていない場合は、nn::nstd::MemCpy の方が少し早い。
    nnnstdMemCpy(dstp, srcp, size);
  #else
    std::memcpy(dstp, srcp, size);
  #endif
}


//---------------------------------------------------------------------------
//! @brief        メモリアロケータのインターフェースです。
//---------------------------------------------------------------------------
class IAllocator
{
public:
    //! アライメント指定を省略した場合のデフォルト値です。
    static const int DEFAULT_ALIGNMENT = 4;

    //! キャッシュのアライメントです。
    static const int CACHE_LINE_ALIGNMENT = 32;


    //! @brief デストラクタです。
    virtual ~IAllocator() {}

    //----------------------------------------
    //! @name メモリの確保と解放
    //@{

    //! @brief メモリを確保します。
    virtual void* Alloc(size_t size, u8 alignment) = 0;

    //! @brief メモリを解放します。
    virtual void  Free(void* memory) = 0;

    //@}

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

    //! @brief アライメント指定を省略してメモリを確保します。
    //!
    //! 派生クラスで Alloc(size, alignment)のオーバーライドを定義するとベースクラスの
    //! オーバーロードが隠されるので注意してください。
    //! サブクラスへの参照から直接利用するには、 using IAllocator::Alloc; を記述します。
    void* Alloc(size_t size) { return this->Alloc( size, DEFAULT_ALIGNMENT ); }

    //! @brief メモリを確保し、指定したバイトデータでクリアします。
    void* AllocAndClear(size_t size, u8 data, u8 alignment = DEFAULT_ALIGNMENT)
    {
        u8* memory = static_cast<u8*>(this->Alloc(size, alignment));

        if (memory != NULL)
        {
            std::fill_n(NW_CHECKED_ARRAY_ITERATOR(memory, size), size,  data);
        }
        return memory;
    }

    //! @brief 指定個数分のオブジェクトに必要なメモリを確保します。
    //!
    //! @param[in] count 確保するオブジェクトの個数です。
    template<typename TObject>
    TObject* Alloc(int count, u8 alignment = DEFAULT_ALIGNMENT)
    {
        NW_ASSERT(count >= 0);
        return static_cast<TObject*>(this->Alloc(sizeof(TObject) * count, alignment));
    }

    //! @brief 指定個数分のオブジェクトに必要なメモリを確保し、指定したバイトデータでクリアします。
    //!
    //! @param[in] count 確保するオブジェクトの個数です。
    template<typename TObject>
    TObject* AllocAndClear(int count, u8 data, u8 alignment = DEFAULT_ALIGNMENT)
    {
        NW_ASSERT(count >= 0);
        u8* memory = static_cast<u8*>(this->Alloc(sizeof(TObject) * count, alignment));

        if (memory != NULL)
        {
            std::fill_n(memory, count, data);
        }

        return static_cast<TObject*>(memory);
    }

    //! @brief 指定個数分のオブジェクトに必要なメモリを確保し、コンストラクタを呼び出します。
    //!
    //! @param[in] count 確保するオブジェクトの個数です。
    template<typename TObject>
    TObject* AllocAndConstruct(int count, u8 alignment = DEFAULT_ALIGNMENT)
    {
        NW_ASSERT(count >= 0);
        TObject* objects = static_cast<TObject*>(this->Alloc(sizeof(TObject) * count, alignment));

        if (objects != NULL)
        {
            for (int i = 0; i < count; ++i)
            {
                this->Construct(&objects[i]);
            }
        }

        return objects;
    }

    //! @brief 指定個数分のオブジェクトに必要なメモリを確保し、指定オブジェクトをコピーします。
    //!
    //! @param[in] count 確保するオブジェクトの個数です。
    template<typename TObject>
    TObject* AllocAndFill(int count, const TObject& object, u8 alignment = DEFAULT_ALIGNMENT)
    {
        NW_ASSERT(count >= 0);
        TObject* objects = static_cast<TObject*>(this->Alloc(sizeof(TObject) * count, alignment));

        if (objects != NULL)
        {
            std::fill_n(NW_CHECKED_ARRAY_ITERATOR(objects, count), count, object);
        }

        return objects;
    }

    //! @brief 指定個数分のオブジェクトのデストラクタを呼び出し、メモリを解放します。
    //!
    //! @param[in] count 解放するオブジェクトの個数です。
    template<typename TObject>
    void DestructAndFree(TObject* objects, int count)
    {
        NW_ASSERT(count >= 0);
        if (objects == NULL) { return; }

        for (int i = 0; i < count; ++i)
        {
            this->Destruct(&objects[i]);
        }
        Free(objects);
    }

    //@}

private:
    //! 割当て済みの領域にコンストラクタを呼び出します。
    template<typename TObject>
    void Construct(TObject* object)
    {
        new(static_cast<void*>(object)) TObject;
    }

    //! 初期化済みの領域のデストラクタを呼び出します。
    template<typename TObject>
    void Destruct(TObject* object)
    {
        object->~TObject();
    }
};

//----------------------------------------
//! @name メモリ確保／解放
//@{

//---------------------------------------------------------------------------
//! @brief        メモリを確保し、それを指定の値で塗りつぶします。
//!
//! @tparam       TObject 確保したいオブジェクトの型です。
//!
//! @param[in]    allocator アロケータです。
//! @param[in]    value 塗りつぶす値です。
//!
//! @return       確保したオブジェクトです。
//---------------------------------------------------------------------------
template<typename TObject>
NW_INLINE TObject*
AllocateAndFill(os::IAllocator* allocator, u8 value)
{
    NW_NULL_ASSERT(allocator);
    const size_t memorySize = sizeof(TObject);
    u8* memory = static_cast<u8*>(allocator->Alloc(memorySize));
    NW_NULL_ASSERT(memory);

    std::fill_n(NW_CHECKED_ARRAY_ITERATOR(memory, memorySize), memorySize, value);

    return reinterpret_cast<TObject*>(memory);
}

//---------------------------------------------------------------------------
//! @brief        サイズを指定してメモリを確保し、指定の値で塗りつぶします。
//!
//! @tparam       TObject 確保したいオブジェクトの型です。
//!
//! @param[in]    allocator アロケータです。
//! @param[in]    size 確保するサイズです。
//! @param[in]    value 塗りつぶす値です。
//!
//! @return       確保したオブジェクトです。
//---------------------------------------------------------------------------
template<typename TObject>
NW_INLINE TObject*
AllocateAndFillN(os::IAllocator* allocator, size_t size, u8 value)
{
    NW_NULL_ASSERT(allocator);
    NW_ASSERT(sizeof(TObject) <= size);
    u8* memory = static_cast<u8*>(allocator->Alloc(size));
    NW_NULL_ASSERT(memory);

    std::fill_n(NW_CHECKED_ARRAY_ITERATOR(memory, size), size, value);

    return reinterpret_cast<TObject*>(memory);
}

//---------------------------------------------------------------------------
//! @brief        サイズを指定してメモリを確保し、指定の値を割り当てます。
//!
//! @tparam       TObject 確保したいオブジェクトの型です。
//!
//! @param[in]    allocator アロケータです。
//! @param[in]    count 確保する個数です。
//! @param[in]    object 塗りつぶす値です。
//!
//! @return       確保したオブジェクトです。
//---------------------------------------------------------------------------
template<typename TObject>
NW_INLINE TObject*
AllocateAndAssignN(os::IAllocator* allocator, int count, TObject object)
{
    NW_NULL_ASSERT(allocator);
    TObject* objects = static_cast<TObject*>(allocator->Alloc(sizeof(TObject) * count));
    NW_NULL_ASSERT(objects);

    std::fill_n(objects, count, object);

    return objects;
}

//---------------------------------------------------------------------------
//! @brief        必要な分だけメモリを確保して、文字列をコピーします。
//!
//! @tparam       TChar 文字の型です。
//!
//! @param[in]    str コピーする文字列です。
//! @param[in]    allocator メモリアロケータです。
//! @param[in]    maxSize コピー時に制限される最大文字数です。
//!
//! @return       コピーした文字列を返します。
//---------------------------------------------------------------------------
template<typename TChar>
NW_INLINE TChar*
AllocateAndCopyString(const TChar* str, os::IAllocator* allocator, size_t maxSize)
{
    if (str == NULL) { return NULL; }

    size_t length = std::char_traits<TChar>::length(str);
    length = (length < maxSize)? length : maxSize;

    size_t bufferSize = length + 1;
    TChar* copyStr = reinterpret_cast<char*>(allocator->Alloc(bufferSize));
    NW_NULL_ASSERT(copyStr);
    NW_CHAR_TRAITS_COPY(TChar, copyStr, bufferSize, str, length);
    copyStr[length] = '\0';

    return copyStr;
}

//---------------------------------------------------------------------------
//! @brief        メモリを解放後に０を設定するためのインライン関数です。
//!
//! @tparam       TMemory 解放するメモリの型です。
//!
//! @param[in]    memory 解放するメモリです。
//! @param[in]    allocator アロケータです。
//---------------------------------------------------------------------------
template<typename TMemory>
inline void
SafeFree(
    TMemory*& memory, IAllocator* allocator
)
{
    if (memory == NULL)
    {
        return;
    }
    allocator->Free(static_cast<void*>(memory));
    memory = NULL;
}

//---------------------------------------------------------------------------
//! @brief        SafeFree でメモリを解放するためのデリーターです。
//!
//! @tparam       TMemory 削除するメモリの型です。
//---------------------------------------------------------------------------
template<typename TMemory>
struct SafeFreeFunctor : public std::unary_function<TMemory&, void>
{
    SafeFreeFunctor(IAllocator* allocator) : m_Allocator(allocator) {}

    //! GfxObject を破棄します。
    void operator()(TMemory& memory) const
    {
        SafeFree(memory, m_Allocator);
    }

    IAllocator* m_Allocator;
};

//---------------------------------------------------------------------------
//! @brief        SafeFree でコンテナ要素の全てのメモリを解放するための関数です。
//!
//! @tparam       TArray 解放するコンテナの型です。
//!
//! @param[in]    array 削除するメモリのコンテナです。
//! @param[in]    allocator アロケータです。
//---------------------------------------------------------------------------
template<typename TArray>
inline void
SafeFreeAll(
    TArray& array, IAllocator* allocator
)
{
    std::for_each(array.begin(), array.end(),
                  SafeFreeFunctor<typename TArray::value_type>(allocator));
    array.clear();
}

//@}

//---------------------------------------------------------------------------
//! @brief        アドレスがデバイスメモリかどうかを判定します。
//!
//! @param[in]    memory  メモリアドレスです。
//!
//! @return       デバイスメモリ用のアドレスの場合は true、
//!               それ以外の場合は false を返します。
//---------------------------------------------------------------------------
inline bool
IsDeviceMemory(const void* memory)
{
#if defined(NW_PLATFORM_CTR)
    if (nn::os::GetDeviceMemoryAddress() <= (uint)memory &&
        (uint)memory < nn::os::GetDeviceMemoryAddress() + nn::os::GetDeviceMemorySize())
    {
        return true;
    }
    else
    {
        return false;
    }
#else
    return false;
#endif
}

//---------------------------------------------------------------------------
//! @brief        アラインメントを考慮したメモリサイズ計算を行います。
//!
//! :private
//---------------------------------------------------------------------------
class MemorySizeCalculator
{
public:
    static const size_t MAX_ALIGNMENT = IAllocator::CACHE_LINE_ALIGNMENT;

    MemorySizeCalculator(size_t alignment)
    : m_Size(0),
      m_Alignment(alignment),
      m_MaxAlignment(alignment)
    {
        NW_ASSERT(alignment <= MAX_ALIGNMENT);
        NW_ASSERTMSG(alignment != 0 && (alignment & alignment - 1) == 0, "alignment must be power of 2");
    }

    MemorySizeCalculator& operator+=(size_t size)
    {
        m_Size = ut::RoundUp(m_Size, m_Alignment) + size;
        return *this;
    }

    void ChangeAlignment(size_t alignment)
    {
        NW_ASSERT(alignment <= MAX_ALIGNMENT);
        NW_ASSERTMSG(alignment != 0 && (alignment & alignment - 1) == 0, "alignment must be power of 2");
        m_Alignment = alignment;
        m_MaxAlignment = ut::Max(m_MaxAlignment, m_Alignment);
    }

    void Add(size_t size, size_t immediateAlignment)
    {
        size_t oldAlignment = m_Alignment;

        ChangeAlignment(immediateAlignment);
        *this += size;
        ChangeAlignment(oldAlignment);
    }

    MemorySizeCalculator& operator*=(int operand)
    {
        m_Size = ut::RoundUp(m_Size, m_Alignment) * operand;
        return *this;
    }

    size_t GetAlignment() const {
        return m_Alignment;
    }

    size_t GetMaxAlignment() const {
        return m_MaxAlignment;
    }

    size_t GetSizeWithPadding(size_t alignment) const {
        return m_Size + m_MaxAlignment - alignment;
    }

private:
    size_t m_Size;
    size_t m_Alignment;

    size_t m_MaxAlignment;
};

} // namespace os
} // namespace nw


/* NW_OS_MEMORY_H_ */
#endif