单个文件实现cpu的信息检测：ruapu.h的学习笔记

news/发布时间2024/5/16 5:49:17
  • https://github.com/nihui/ruapu是nihui大佬开发的用单文件检测CPU特性的项目

ruapu.h的使用

  • "ruapu.h"主要提供了两个函数 ruapu_init 和 ruapu_supports，分别用于初始化和检测指令集支持。
// 使用示例见：https://github1s.com/nihui/ruapu/blob/master/main.c#L14-L16
void ruapu_init();
int ruapu_supports(const char* isa);

使用方式

#define RUAPU_IMPLEMENTATION
#include "ruapu.h"
  • 需要加上 #define RUAPU_IMPLEMENTATION是因为"ruapu.h"的结构如下（一般来说头文件只包含声明，所以要这样处理）
#ifndef RUAPU_H
#define RUAPU_Hvoid ruapu_init();
int ruapu_supports(const char* isa);#ifdef RUAPU_IMPLEMENTATION// 两个函数的实现
#endif // RUAPU_IMPLEMENTATION

实现部分

#include <setjmp.h>
#include <string.h>

Windows 平台的ruapu_detect_isa()实现

#if defined _WIN32
#include <windows.h>#if WINAPI_FAMILY == WINAPI_FAMILY_APP
// uwp does not support veh :(   UWP平台不支持VEH（Vectored Exception Handling）
#if defined (_MSC_VER)
#pragma message("warning: ruapu does not support UWP yet.")
#else
#warning ruapu does not support UWP yet.
#endif
static int ruapu_detect_isa(const void* some_inst)// 该函数总是返回0
{(void)some_inst;return 0;
}
#else // WINAPI_FAMILY == WINAPI_FAMILY_APP
// 如果不是UWP平台，这里放置非UWP平台的ruapu_detect_isa()实现
#endif // WINAPI_FAMILY == WINAPI_FAMILY_APP

Android、Linux、和 macOS 平台的ruapu_detect_isa()实现

#elif defined __ANDROID__ || defined __linux__ || defined __APPLE__
#include <signal.h>
// ruapu_detect_isa()通过模拟异常处理的方式，检测特定指令集的支持情况，当执行包含该指令集的代码时，通过捕捉非法指令信号来判断是否支持
#endif // defined _WIN32 || defined __ANDROID__ || defined __linux__ || defined __APPLE__

ruapu_detect_isa()在Android、Linux、和 macOS 平台实现的具体代码

#include <signal.h>// 全局变量，用于标志是否捕获到 SIGILL 信号
static int g_ruapu_sigill_caught = 0;// 全局变量，用于保存跳转的上下文信息
static sigjmp_buf g_ruapu_jmpbuf;// 定义一个函数指针类型，表示一些指令的执行函数
typedef void (*ruapu_some_inst)();// SIGILL 信号捕获处理函数
static void ruapu_catch_sigill(int signo, siginfo_t* si, void* data)
{// 防止未使用的参数警告(void)signo;(void)si;(void)data;// 标志捕获到 SIGILL 信号g_ruapu_sigill_caught = 1;// 跳转到之前保存的上下文信息，值为 -1 表示异常跳转siglongjmp(g_ruapu_jmpbuf, -1);
}// 检测指令集支持的函数,输入是一个指令组成的数组比如：{0xc5, 0xfc, 0x54, 0xc0, 0xC3 }，关于数组的来源可以先看下面的部分
static int ruapu_detect_isa(ruapu_some_inst some_inst)
{// 初始化捕获到 SIGILL 的标志为 0g_ruapu_sigill_caught = 0;// 定义 sigaction 结构体，用于设置信号处理函数struct sigaction sa = { 0 };struct sigaction old_sa;// 设置信号处理函数为 ruapu_catch_sigillsa.sa_flags = SA_ONSTACK | SA_RESTART | SA_SIGINFO;sa.sa_sigaction = ruapu_catch_sigill;// 设置 SIGILL 信号的处理函数，并保存之前的处理函数信息sigaction(SIGILL, &sa, &old_sa);// 通过 setjmp 在此处保存当前上下文信息，并返回 0 表示正常执行if (sigsetjmp(g_ruapu_jmpbuf, 1) == 0){// 执行一些指令，如果有非法指令，会跳转到 catch 处理some_inst();}// 恢复 SIGILL 信号的原始处理函数sigaction(SIGILL, &old_sa, NULL);// 返回捕获到 SIGILL 信号的标志，如果捕获到返回 0，否则返回 1return g_ruapu_sigill_caught ? 0 : 1;
}

RUAPU_INSTCODE宏

  • 然后是为不同平台定义RUAPU_INSTCODE宏，比如在windows平台（_WIN32），x86_64架构（__x86_64__），Microsoft Visual Studio 编译器（_MSC_VER）
#define RUAPU_INSTCODE(isa, ...) __pragma(section(".text")) __declspec(allocate(".text")) static unsigned char ruapu_some_##isa[] = { __VA_ARGS__, 0xc3 };
  • 展开为：
#define RUAPU_INSTCODE(isa, ...) \__pragma(section(".text"))    \__declspec(allocate(".text")) \static unsigned char ruapu_some_##isa[] = { __VA_ARGS__, 0xc3 };
  • 使用这个宏调用RUAPU_INSTCODE(avx, 0xc5, 0xfc, 0x54, 0xc0);将会被预处理器替换成以下代码：
__pragma(section(".text")) 
__declspec(allocate(".text")) 
static unsigned char ruapu_some_AVX[] = {0xc5, 0xfc, 0x54, 0xc0, 0xC3 }; // ## 是C语言宏中的连接操作符
  • 然后就能创建了一堆名为 ruapu_some_isa 的静态无符号字符数组
RUAPU_INSTCODE(mmx, 0x0f, 0xdb, 0xc0) // pand mm0,mm0
RUAPU_INSTCODE(sse, 0x0f, 0x54, 0xc0) // andps xmm0,xmm0
RUAPU_INSTCODE(avx, 0xc5, 0xfc, 0x54, 0xc0);// vandps ymm0,ymm0,ymm0

RUAPU_ISAENTRY宏

  • 然后用RUAPU_ISAENTRY宏来定义了g_ruapu_isa_map的结构体数组
struct ruapu_isa_entry
{const char* isa;ruapu_some_inst inst;int capable;
};#define RUAPU_ISAENTRY(isa) { #isa, (ruapu_some_inst)ruapu_some_##isa, 0 },struct ruapu_isa_entry g_ruapu_isa_map[] = {RUAPU_ISAENTRY(mmx)
RUAPU_ISAENTRY(sse)
RUAPU_ISAENTRY(sse2)
RUAPU_ISAENTRY(sse3)
RUAPU_ISAENTRY(ssse3)
RUAPU_ISAENTRY(sse41)}

两个函数的最终实现

void ruapu_init()
{// 如果是在支持的操作系统下（Windows、Android、Linux、macOS等）
#if defined _WIN32 || defined __ANDROID__ || defined __linux__ || defined __APPLE__// 遍历 g_ruapu_isa_map 数组for (size_t i = 0; i < sizeof(g_ruapu_isa_map) / sizeof(g_ruapu_isa_map[0]); i++){// 调用 ruapu_detect_isa 函数检测指令集支持情况，并将结果存储在 g_ruapu_isa_map[i].capable 中g_ruapu_isa_map[i].capable = ruapu_detect_isa(g_ruapu_isa_map[i].inst);}
#else// 如果操作系统不是上述支持的操作系统// 在此处初始化 g_ruapu_isa_map 数组，默认全部为零// 仍然可以使用 ruapu_some_XYZ() 函数// 但是你需要自己处理信号// 发出编译警告，说明 ruapu 还不支持当前裸机操作系统
#warning ruapu does not support your baremetal os yet
#endif
}int ruapu_supports(const char* isa)
{// 遍历 g_ruapu_isa_map 数组for (size_t i = 0; i < sizeof(g_ruapu_isa_map) / sizeof(g_ruapu_isa_map[0]); i++){// 检查是否有与输入指令集名称匹配的条目if (strcmp(g_ruapu_isa_map[i].isa, isa) == 0){// 如果找到匹配的指令集，返回相应的 capable 值return g_ruapu_isa_map[i].capable;}}// 如果没有找到匹配的指令集，返回0表示不支持return 0;
}

CG

  • Cpu-z由Cpuid提供是一个免费的系统信息软件，它收集有关计算机主要装置的信息。 它报告数据，如处理器名称和号码、代号、过程、包装、高速缓存水平、主板和芯片详情（如内存类型、大小、时序和SPD）。 这个应用可以实时测量核心内部频率和内存频率。 通过Google Playstore在Windows 系列电脑上也能使用.
  • https://github.com/pytorch/cpuinfo

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