]> git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/misc.cpp
f9c123374f25162dc23e1af70dc7a1fe4076a5af
[stockfish] / src / misc.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2021 The Stockfish developers (see AUTHORS file)
4
5   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
6   it under the terms of the GNU General Public License as published by
7   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
8   (at your option) any later version.
9
10   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
11   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
12   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
13   GNU General Public License for more details.
14
15   You should have received a copy of the GNU General Public License
16   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
17 */
18
19 #ifdef _WIN32
20 #if _WIN32_WINNT < 0x0601
21 #undef  _WIN32_WINNT
22 #define _WIN32_WINNT 0x0601 // Force to include needed API prototypes
23 #endif
24
25 #ifndef NOMINMAX
26 #define NOMINMAX
27 #endif
28
29 #include <windows.h>
30 // The needed Windows API for processor groups could be missed from old Windows
31 // versions, so instead of calling them directly (forcing the linker to resolve
32 // the calls at compile time), try to load them at runtime. To do this we need
33 // first to define the corresponding function pointers.
34 extern "C" {
35 typedef bool(*fun1_t)(LOGICAL_PROCESSOR_RELATIONSHIP,
36                       PSYSTEM_LOGICAL_PROCESSOR_INFORMATION_EX, PDWORD);
37 typedef bool(*fun2_t)(USHORT, PGROUP_AFFINITY);
38 typedef bool(*fun3_t)(HANDLE, CONST GROUP_AFFINITY*, PGROUP_AFFINITY);
39 }
40 #endif
41
42 #include <fstream>
43 #include <iomanip>
44 #include <iostream>
45 #include <sstream>
46 #include <vector>
47 #include <cstdlib>
48
49 #if defined(__linux__) && !defined(__ANDROID__)
50 #include <stdlib.h>
51 #include <sys/mman.h>
52 #endif
53
54 #if defined(__APPLE__) || defined(__ANDROID__) || defined(__OpenBSD__) || (defined(__GLIBCXX__) && !defined(_GLIBCXX_HAVE_ALIGNED_ALLOC) && !defined(_WIN32)) || defined(__e2k__)
55 #define POSIXALIGNEDALLOC
56 #include <stdlib.h>
57 #endif
58
59 #include "misc.h"
60 #include "thread.h"
61
62 using namespace std;
63
64 namespace Stockfish {
65
66 namespace {
67
68 /// Version number. If Version is left empty, then compile date in the format
69 /// DD-MM-YY and show in engine_info.
70 const string Version = "";
71
72 /// Our fancy logging facility. The trick here is to replace cin.rdbuf() and
73 /// cout.rdbuf() with two Tie objects that tie cin and cout to a file stream. We
74 /// can toggle the logging of std::cout and std:cin at runtime whilst preserving
75 /// usual I/O functionality, all without changing a single line of code!
76 /// Idea from http://groups.google.com/group/comp.lang.c++/msg/1d941c0f26ea0d81
77
78 struct Tie: public streambuf { // MSVC requires split streambuf for cin and cout
79
80   Tie(streambuf* b, streambuf* l) : buf(b), logBuf(l) {}
81
82   int sync() override { return logBuf->pubsync(), buf->pubsync(); }
83   int overflow(int c) override { return log(buf->sputc((char)c), "<< "); }
84   int underflow() override { return buf->sgetc(); }
85   int uflow() override { return log(buf->sbumpc(), ">> "); }
86
87   streambuf *buf, *logBuf;
88
89   int log(int c, const char* prefix) {
90
91     static int last = '\n'; // Single log file
92
93     if (last == '\n')
94         logBuf->sputn(prefix, 3);
95
96     return last = logBuf->sputc((char)c);
97   }
98 };
99
100 class Logger {
101
102   Logger() : in(cin.rdbuf(), file.rdbuf()), out(cout.rdbuf(), file.rdbuf()) {}
103  ~Logger() { start(""); }
104
105   ofstream file;
106   Tie in, out;
107
108 public:
109   static void start(const std::string& fname) {
110
111     static Logger l;
112
113     if (l.file.is_open())
114     {
115         cout.rdbuf(l.out.buf);
116         cin.rdbuf(l.in.buf);
117         l.file.close();
118     }
119
120     if (!fname.empty())
121     {
122         l.file.open(fname, ifstream::out);
123
124         if (!l.file.is_open())
125         {
126             cerr << "Unable to open debug log file " << fname << endl;
127             exit(EXIT_FAILURE);
128         }
129
130         cin.rdbuf(&l.in);
131         cout.rdbuf(&l.out);
132     }
133   }
134 };
135
136 } // namespace
137
138
139 /// engine_info() returns the full name of the current Stockfish version. This
140 /// will be either "Stockfish <Tag> DD-MM-YY" (where DD-MM-YY is the date when
141 /// the program was compiled) or "Stockfish <Version>", depending on whether
142 /// Version is empty.
143
144 string engine_info(bool to_uci) {
145
146   const string months("Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec");
147   string month, day, year;
148   stringstream ss, date(__DATE__); // From compiler, format is "Sep 21 2008"
149
150   ss << "Stockfish " << Version << setfill('0');
151
152   if (Version.empty())
153   {
154       date >> month >> day >> year;
155       ss << setw(2) << day << setw(2) << (1 + months.find(month) / 4) << year.substr(2);
156   }
157
158   ss << (to_uci  ? "\nid author ": " by ")
159      << "the Stockfish developers (see AUTHORS file)";
160
161   return ss.str();
162 }
163
164
165 /// compiler_info() returns a string trying to describe the compiler we use
166
167 std::string compiler_info() {
168
169   #define stringify2(x) #x
170   #define stringify(x) stringify2(x)
171   #define make_version_string(major, minor, patch) stringify(major) "." stringify(minor) "." stringify(patch)
172
173 /// Predefined macros hell:
174 ///
175 /// __GNUC__           Compiler is gcc, Clang or Intel on Linux
176 /// __INTEL_COMPILER   Compiler is Intel
177 /// _MSC_VER           Compiler is MSVC or Intel on Windows
178 /// _WIN32             Building on Windows (any)
179 /// _WIN64             Building on Windows 64 bit
180
181   std::string compiler = "\nCompiled by ";
182
183   #ifdef __clang__
184      compiler += "clang++ ";
185      compiler += make_version_string(__clang_major__, __clang_minor__, __clang_patchlevel__);
186   #elif __INTEL_COMPILER
187      compiler += "Intel compiler ";
188      compiler += "(version ";
189      compiler += stringify(__INTEL_COMPILER) " update " stringify(__INTEL_COMPILER_UPDATE);
190      compiler += ")";
191   #elif _MSC_VER
192      compiler += "MSVC ";
193      compiler += "(version ";
194      compiler += stringify(_MSC_FULL_VER) "." stringify(_MSC_BUILD);
195      compiler += ")";
196   #elif defined(__e2k__) && defined(__LCC__)
197     #define dot_ver2(n) \
198       compiler += (char)'.'; \
199       compiler += (char)('0' + (n) / 10); \
200       compiler += (char)('0' + (n) % 10);
201
202      compiler += "MCST LCC ";
203      compiler += "(version ";
204      compiler += std::to_string(__LCC__ / 100);
205      dot_ver2(__LCC__ % 100)
206      dot_ver2(__LCC_MINOR__)
207      compiler += ")";
208   #elif __GNUC__
209      compiler += "g++ (GNUC) ";
210      compiler += make_version_string(__GNUC__, __GNUC_MINOR__, __GNUC_PATCHLEVEL__);
211   #else
212      compiler += "Unknown compiler ";
213      compiler += "(unknown version)";
214   #endif
215
216   #if defined(__APPLE__)
217      compiler += " on Apple";
218   #elif defined(__CYGWIN__)
219      compiler += " on Cygwin";
220   #elif defined(__MINGW64__)
221      compiler += " on MinGW64";
222   #elif defined(__MINGW32__)
223      compiler += " on MinGW32";
224   #elif defined(__ANDROID__)
225      compiler += " on Android";
226   #elif defined(__linux__)
227      compiler += " on Linux";
228   #elif defined(_WIN64)
229      compiler += " on Microsoft Windows 64-bit";
230   #elif defined(_WIN32)
231      compiler += " on Microsoft Windows 32-bit";
232   #else
233      compiler += " on unknown system";
234   #endif
235
236   compiler += "\nCompilation settings include: ";
237   compiler += (Is64Bit ? " 64bit" : " 32bit");
238   #if defined(USE_VNNI)
239     compiler += " VNNI";
240   #endif
241   #if defined(USE_AVX512)
242     compiler += " AVX512";
243   #endif
244   compiler += (HasPext ? " BMI2" : "");
245   #if defined(USE_AVX2)
246     compiler += " AVX2";
247   #endif
248   #if defined(USE_SSE41)
249     compiler += " SSE41";
250   #endif
251   #if defined(USE_SSSE3)
252     compiler += " SSSE3";
253   #endif
254   #if defined(USE_SSE2)
255     compiler += " SSE2";
256   #endif
257   compiler += (HasPopCnt ? " POPCNT" : "");
258   #if defined(USE_MMX)
259     compiler += " MMX";
260   #endif
261   #if defined(USE_NEON)
262     compiler += " NEON";
263   #endif
264
265   #if !defined(NDEBUG)
266     compiler += " DEBUG";
267   #endif
268
269   compiler += "\n__VERSION__ macro expands to: ";
270   #ifdef __VERSION__
271      compiler += __VERSION__;
272   #else
273      compiler += "(undefined macro)";
274   #endif
275   compiler += "\n";
276
277   return compiler;
278 }
279
280
281 /// Debug functions used mainly to collect run-time statistics
282 static std::atomic<int64_t> hits[2], means[2];
283
284 void dbg_hit_on(bool b) { ++hits[0]; if (b) ++hits[1]; }
285 void dbg_hit_on(bool c, bool b) { if (c) dbg_hit_on(b); }
286 void dbg_mean_of(int v) { ++means[0]; means[1] += v; }
287
288 void dbg_print() {
289
290   if (hits[0])
291       cerr << "Total " << hits[0] << " Hits " << hits[1]
292            << " hit rate (%) " << 100 * hits[1] / hits[0] << endl;
293
294   if (means[0])
295       cerr << "Total " << means[0] << " Mean "
296            << (double)means[1] / means[0] << endl;
297 }
298
299
300 /// Used to serialize access to std::cout to avoid multiple threads writing at
301 /// the same time.
302
303 std::ostream& operator<<(std::ostream& os, SyncCout sc) {
304
305   static std::mutex m;
306
307   if (sc == IO_LOCK)
308       m.lock();
309
310   if (sc == IO_UNLOCK)
311       m.unlock();
312
313   return os;
314 }
315
316
317 /// Trampoline helper to avoid moving Logger to misc.h
318 void start_logger(const std::string& fname) { Logger::start(fname); }
319
320
321 /// prefetch() preloads the given address in L1/L2 cache. This is a non-blocking
322 /// function that doesn't stall the CPU waiting for data to be loaded from memory,
323 /// which can be quite slow.
324 #ifdef NO_PREFETCH
325
326 void prefetch(void*) {}
327
328 #else
329
330 void prefetch(void* addr) {
331
332 #  if defined(__INTEL_COMPILER)
333    // This hack prevents prefetches from being optimized away by
334    // Intel compiler. Both MSVC and gcc seem not be affected by this.
335    __asm__ ("");
336 #  endif
337
338 #  if defined(__INTEL_COMPILER) || defined(_MSC_VER)
339   _mm_prefetch((char*)addr, _MM_HINT_T0);
340 #  else
341   __builtin_prefetch(addr);
342 #  endif
343 }
344
345 #endif
346
347
348 /// std_aligned_alloc() is our wrapper for systems where the c++17 implementation
349 /// does not guarantee the availability of aligned_alloc(). Memory allocated with
350 /// std_aligned_alloc() must be freed with std_aligned_free().
351
352 void* std_aligned_alloc(size_t alignment, size_t size) {
353
354 #if defined(POSIXALIGNEDALLOC)
355   void *mem;
356   return posix_memalign(&mem, alignment, size) ? nullptr : mem;
357 #elif defined(_WIN32)
358   return _mm_malloc(size, alignment);
359 #else
360   return std::aligned_alloc(alignment, size);
361 #endif
362 }
363
364 void std_aligned_free(void* ptr) {
365
366 #if defined(POSIXALIGNEDALLOC)
367   free(ptr);
368 #elif defined(_WIN32)
369   _mm_free(ptr);
370 #else
371   free(ptr);
372 #endif
373 }
374
375 /// aligned_large_pages_alloc() will return suitably aligned memory, if possible using large pages.
376
377 #if defined(_WIN32)
378
379 static void* aligned_large_pages_alloc_windows(size_t allocSize) {
380
381   #if !defined(_WIN64)
382     (void)allocSize; // suppress unused-parameter compiler warning
383     return nullptr;
384   #else
385
386   HANDLE hProcessToken { };
387   LUID luid { };
388   void* mem = nullptr;
389
390   const size_t largePageSize = GetLargePageMinimum();
391   if (!largePageSize)
392       return nullptr;
393
394   // We need SeLockMemoryPrivilege, so try to enable it for the process
395   if (!OpenProcessToken(GetCurrentProcess(), TOKEN_ADJUST_PRIVILEGES | TOKEN_QUERY, &hProcessToken))
396       return nullptr;
397
398   if (LookupPrivilegeValue(NULL, SE_LOCK_MEMORY_NAME, &luid))
399   {
400       TOKEN_PRIVILEGES tp { };
401       TOKEN_PRIVILEGES prevTp { };
402       DWORD prevTpLen = 0;
403
404       tp.PrivilegeCount = 1;
405       tp.Privileges[0].Luid = luid;
406       tp.Privileges[0].Attributes = SE_PRIVILEGE_ENABLED;
407
408       // Try to enable SeLockMemoryPrivilege. Note that even if AdjustTokenPrivileges() succeeds,
409       // we still need to query GetLastError() to ensure that the privileges were actually obtained.
410       if (AdjustTokenPrivileges(
411               hProcessToken, FALSE, &tp, sizeof(TOKEN_PRIVILEGES), &prevTp, &prevTpLen) &&
412           GetLastError() == ERROR_SUCCESS)
413       {
414           // Round up size to full pages and allocate
415           allocSize = (allocSize + largePageSize - 1) & ~size_t(largePageSize - 1);
416           mem = VirtualAlloc(
417               NULL, allocSize, MEM_RESERVE | MEM_COMMIT | MEM_LARGE_PAGES, PAGE_READWRITE);
418
419           // Privilege no longer needed, restore previous state
420           AdjustTokenPrivileges(hProcessToken, FALSE, &prevTp, 0, NULL, NULL);
421       }
422   }
423
424   CloseHandle(hProcessToken);
425
426   return mem;
427
428   #endif
429 }
430
431 void* aligned_large_pages_alloc(size_t allocSize) {
432
433   // Try to allocate large pages
434   void* mem = aligned_large_pages_alloc_windows(allocSize);
435
436   // Fall back to regular, page aligned, allocation if necessary
437   if (!mem)
438       mem = VirtualAlloc(NULL, allocSize, MEM_RESERVE | MEM_COMMIT, PAGE_READWRITE);
439
440   return mem;
441 }
442
443 #else
444
445 void* aligned_large_pages_alloc(size_t allocSize) {
446
447 #if defined(__linux__)
448   constexpr size_t alignment = 2 * 1024 * 1024; // assumed 2MB page size
449 #else
450   constexpr size_t alignment = 4096; // assumed small page size
451 #endif
452
453   // round up to multiples of alignment
454   size_t size = ((allocSize + alignment - 1) / alignment) * alignment;
455   void *mem = std_aligned_alloc(alignment, size);
456 #if defined(MADV_HUGEPAGE)
457   madvise(mem, size, MADV_HUGEPAGE);
458 #endif
459   return mem;
460 }
461
462 #endif
463
464
465 /// aligned_large_pages_free() will free the previously allocated ttmem
466
467 #if defined(_WIN32)
468
469 void aligned_large_pages_free(void* mem) {
470
471   if (mem && !VirtualFree(mem, 0, MEM_RELEASE))
472   {
473       DWORD err = GetLastError();
474       std::cerr << "Failed to free large page memory. Error code: 0x"
475                 << std::hex << err
476                 << std::dec << std::endl;
477       exit(EXIT_FAILURE);
478   }
479 }
480
481 #else
482
483 void aligned_large_pages_free(void *mem) {
484   std_aligned_free(mem);
485 }
486
487 #endif
488
489
490 namespace WinProcGroup {
491
492 #ifndef _WIN32
493
494 void bindThisThread(size_t) {}
495
496 #else
497
498 /// best_group() retrieves logical processor information using Windows specific
499 /// API and returns the best group id for the thread with index idx. Original
500 /// code from Texel by Peter Ă–sterlund.
501
502 int best_group(size_t idx) {
503
504   int threads = 0;
505   int nodes = 0;
506   int cores = 0;
507   DWORD returnLength = 0;
508   DWORD byteOffset = 0;
509
510   // Early exit if the needed API is not available at runtime
511   HMODULE k32 = GetModuleHandle("Kernel32.dll");
512   auto fun1 = (fun1_t)(void(*)())GetProcAddress(k32, "GetLogicalProcessorInformationEx");
513   if (!fun1)
514       return -1;
515
516   // First call to get returnLength. We expect it to fail due to null buffer
517   if (fun1(RelationAll, nullptr, &returnLength))
518       return -1;
519
520   // Once we know returnLength, allocate the buffer
521   SYSTEM_LOGICAL_PROCESSOR_INFORMATION_EX *buffer, *ptr;
522   ptr = buffer = (SYSTEM_LOGICAL_PROCESSOR_INFORMATION_EX*)malloc(returnLength);
523
524   // Second call, now we expect to succeed
525   if (!fun1(RelationAll, buffer, &returnLength))
526   {
527       free(buffer);
528       return -1;
529   }
530
531   while (byteOffset < returnLength)
532   {
533       if (ptr->Relationship == RelationNumaNode)
534           nodes++;
535
536       else if (ptr->Relationship == RelationProcessorCore)
537       {
538           cores++;
539           threads += (ptr->Processor.Flags == LTP_PC_SMT) ? 2 : 1;
540       }
541
542       assert(ptr->Size);
543       byteOffset += ptr->Size;
544       ptr = (SYSTEM_LOGICAL_PROCESSOR_INFORMATION_EX*)(((char*)ptr) + ptr->Size);
545   }
546
547   free(buffer);
548
549   std::vector<int> groups;
550
551   // Run as many threads as possible on the same node until core limit is
552   // reached, then move on filling the next node.
553   for (int n = 0; n < nodes; n++)
554       for (int i = 0; i < cores / nodes; i++)
555           groups.push_back(n);
556
557   // In case a core has more than one logical processor (we assume 2) and we
558   // have still threads to allocate, then spread them evenly across available
559   // nodes.
560   for (int t = 0; t < threads - cores; t++)
561       groups.push_back(t % nodes);
562
563   // If we still have more threads than the total number of logical processors
564   // then return -1 and let the OS to decide what to do.
565   return idx < groups.size() ? groups[idx] : -1;
566 }
567
568
569 /// bindThisThread() set the group affinity of the current thread
570
571 void bindThisThread(size_t idx) {
572
573   // Use only local variables to be thread-safe
574   int group = best_group(idx);
575
576   if (group == -1)
577       return;
578
579   // Early exit if the needed API are not available at runtime
580   HMODULE k32 = GetModuleHandle("Kernel32.dll");
581   auto fun2 = (fun2_t)(void(*)())GetProcAddress(k32, "GetNumaNodeProcessorMaskEx");
582   auto fun3 = (fun3_t)(void(*)())GetProcAddress(k32, "SetThreadGroupAffinity");
583
584   if (!fun2 || !fun3)
585       return;
586
587   GROUP_AFFINITY affinity;
588   if (fun2(group, &affinity))
589       fun3(GetCurrentThread(), &affinity, nullptr);
590 }
591
592 #endif
593
594 } // namespace WinProcGroup
595
596 #ifdef _WIN32
597 #include <direct.h>
598 #define GETCWD _getcwd
599 #else
600 #include <unistd.h>
601 #define GETCWD getcwd
602 #endif
603
604 namespace CommandLine {
605
606 string argv0;            // path+name of the executable binary, as given by argv[0]
607 string binaryDirectory;  // path of the executable directory
608 string workingDirectory; // path of the working directory
609
610 void init(int argc, char* argv[]) {
611     (void)argc;
612     string pathSeparator;
613
614     // extract the path+name of the executable binary
615     argv0 = argv[0];
616
617 #ifdef _WIN32
618     pathSeparator = "\\";
619   #ifdef _MSC_VER
620     // Under windows argv[0] may not have the extension. Also _get_pgmptr() had
621     // issues in some windows 10 versions, so check returned values carefully.
622     char* pgmptr = nullptr;
623     if (!_get_pgmptr(&pgmptr) && pgmptr != nullptr && *pgmptr)
624         argv0 = pgmptr;
625   #endif
626 #else
627     pathSeparator = "/";
628 #endif
629
630     // extract the working directory
631     workingDirectory = "";
632     char buff[40000];
633     char* cwd = GETCWD(buff, 40000);
634     if (cwd)
635         workingDirectory = cwd;
636
637     // extract the binary directory path from argv0
638     binaryDirectory = argv0;
639     size_t pos = binaryDirectory.find_last_of("\\/");
640     if (pos == std::string::npos)
641         binaryDirectory = "." + pathSeparator;
642     else
643         binaryDirectory.resize(pos + 1);
644
645     // pattern replacement: "./" at the start of path is replaced by the working directory
646     if (binaryDirectory.find("." + pathSeparator) == 0)
647         binaryDirectory.replace(0, 1, workingDirectory);
648 }
649
650
651 } // namespace CommandLine
652
653 } // namespace Stockfish