Phase 11b A: CMake C++17 + базовые headers

Branch phase11b-cpp — refactor композитора на ООП. Что сделано в этом коммите: - CMakeLists.txt: CMAKE_CXX_STANDARD 17, language=CXX - include/cuframes_composer/cpp/cuda_raii.hpp: CudaBuffer + CudaStream как RAII обёртки (cuMemAlloc/cuMemFree, cuStreamCreate/Destroy). Non-copyable, movable. Zero-copy: handle CUdeviceptr передаётся идентично C-коду. - cpp/types.hpp: Rect (pixel coords) + NV12Ref (общий read-write референс на Y/UV plane'ы output буфера — composer + cells + decorations делят его без копий). - cpp/decoration.hpp: абстрактный Decoration с draw(stream, dst, parent_rect). - cpp/cell.hpp: абстрактный Cell с draw() = draw_content() + iterate decorations. Композиция через add_decoration(). Что НЕ сделано (следующие коммиты): - CameraCell, WidgetCell, BlankCell (cell-content реализации) - LabelDecoration, BorderDecoration (с FreeType/cugrid) - Layout (контейнер cells + apply_template) - Composer класс (owner SourcePool + Layout + OutputSurface) - extern "C" ABI shim для совместимости с control.c, grid_record.c - Удаление старых composer.c / overlay.c / layouts.c - Восстановление функционала JSON templates + auto-labels Производительность: virtual call overhead 1 indirect call per cell per frame (negligible), никаких heap allocations в hot path, CUDA pipeline 1:1 идентичен C-версии. Refs: #195 (Phase 11b C++ refactor) Co-Authored-By: Claude Opus 4.7 <noreply@anthropic.com>
2026-06-03 21:27:44 +01:00
parent f8e27b9e85
commit f1c79eabde
5 changed files with 286 additions and 1 deletions
@@ -2,11 +2,17 @@ cmake_minimum_required(VERSION 3.20)
 project(cuframes-composer
    VERSION 0.1.0
    DESCRIPTION "Multi-source video grid composer на CUDA + NVENC + RTSP"
-    LANGUAGES C CUDA
+    LANGUAGES C CXX CUDA
 )

 set(CMAKE_C_STANDARD 11)
 set(CMAKE_C_STANDARD_REQUIRED ON)
+# Phase 11b — C++17 для ООП-модели Cell/Layout/Decoration. Low-level
+# модули (source, nvenc, frigate_mqtt, health, writer, audio) остаются
+# на C; их API объявлен `extern "C"` чтобы линковаться с C++ кодом.
+set(CMAKE_CXX_STANDARD 17)
+set(CMAKE_CXX_STANDARD_REQUIRED ON)
+set(CMAKE_CXX_EXTENSIONS OFF)
 set(CMAKE_EXPORT_COMPILE_COMMANDS ON)

 # CUDA архитектуры. Покрываем production-сценарии:
@@ -0,0 +1,64 @@
+/* Cell — базовый абстрактный класс ячейки композитора (Phase 11b).
+ *
+ * Cell — это прямоугольная область output frame, рисуемая в свою geom_.
+ * Реализации (CameraCell, WidgetCell, BlankCell) определяют content-рендер;
+ * декорации (Label, Border) добавляются композицией через add_decoration().
+ *
+ * Lifecycle:
+ *   1. Layout::apply_template() создаёт нужные Cell-подклассы.
+ *   2. На каждом compose: cell.draw(stream, dst) рисует свой контент
+ *      + все decorations.
+ *   3. Layout уничтожает cells при apply нового template'а.
+ *
+ * Лицензия: LGPL-2.1+
+ */
+
+#ifndef CUFRAMES_COMPOSER_CPP_CELL_HPP
+#define CUFRAMES_COMPOSER_CPP_CELL_HPP
+
+#include "decoration.hpp"
+#include "types.hpp"
+
+#include <memory>
+#include <vector>
+
+namespace cfc {
+
+class Cell {
+public:
+    explicit Cell(const Rect& geom) : geom_(geom) {}
+    virtual ~Cell() = default;
+
+    Cell(const Cell&) = delete;
+    Cell& operator=(const Cell&) = delete;
+
+    /* Геометрия cell в pixel-координатах output frame. */
+    const Rect& geometry() const noexcept { return geom_; }
+    void set_geometry(const Rect& r) noexcept { geom_ = r; }
+
+    /* Добавить decoration (cell takes ownership). */
+    void add_decoration(std::unique_ptr<Decoration> d) {
+        decorations_.push_back(std::move(d));
+    }
+
+    /* Основной hook: рисует content + все decorations. Реализации обычно
+     * переопределяют только draw_content(), а draw_decorations() общий. */
+    void draw(CUstream stream, NV12Ref& dst) {
+        if (geom_.empty()) return;
+        draw_content(stream, dst);
+        for (auto& dec : decorations_) {
+            dec->draw(stream, dst, geom_);
+        }
+    }
+
+protected:
+    /* Реализуется подклассом. */
+    virtual void draw_content(CUstream stream, NV12Ref& dst) = 0;
+
+    Rect geom_;
+    std::vector<std::unique_ptr<Decoration>> decorations_;
+};
+
+} // namespace cfc
+
+#endif /* CUFRAMES_COMPOSER_CPP_CELL_HPP */
@@ -0,0 +1,134 @@
+/* RAII обёртки над CUDA Driver/Runtime ресурсами (Phase 11b).
+ *
+ * Передача handle'ов между объектами по-прежнему zero-copy (CUdeviceptr —
+ * это unsigned long long; обмен идентичен plain C-коду). Эти обёртки только
+ * автоматизируют lifetime — без них приходилось бы вручную помнить про
+ * cuMemFree и закрывать stream'ы в путях ошибок.
+ *
+ * NB: классы non-copyable (чтобы не вызвать двойной cuMemFree), но movable.
+ *
+ * Лицензия: LGPL-2.1+
+ */
+
+#ifndef CUFRAMES_COMPOSER_CPP_CUDA_RAII_HPP
+#define CUFRAMES_COMPOSER_CPP_CUDA_RAII_HPP
+
+#include <cuda.h>
+#include <cuda_runtime.h>
+#include <utility>
+
+namespace cfc {
+
+/* VMM-allocated NV12 буфер для output / staging. Используется и compose,
+ * и NVENC (через тот же CUdeviceptr — zero-copy). */
+class CudaBuffer {
+public:
+    CudaBuffer() = default;
+
+    /* Аллокация в ctor; бросать исключения не хочется — проверяем ok(). */
+    explicit CudaBuffer(std::size_t bytes) {
+        if (cuMemAlloc(&ptr_, bytes) == CUDA_SUCCESS) {
+            size_ = bytes;
+        }
+    }
+
+    ~CudaBuffer() { reset(); }
+
+    CudaBuffer(const CudaBuffer&) = delete;
+    CudaBuffer& operator=(const CudaBuffer&) = delete;
+
+    CudaBuffer(CudaBuffer&& other) noexcept
+        : ptr_(other.ptr_), size_(other.size_) {
+        other.ptr_ = 0;
+        other.size_ = 0;
+    }
+    CudaBuffer& operator=(CudaBuffer&& other) noexcept {
+        if (this != &other) {
+            reset();
+            ptr_ = other.ptr_;
+            size_ = other.size_;
+            other.ptr_ = 0;
+            other.size_ = 0;
+        }
+        return *this;
+    }
+
+    void reset() noexcept {
+        if (ptr_) {
+            cuMemFree(ptr_);
+            ptr_ = 0;
+            size_ = 0;
+        }
+    }
+
+    CUdeviceptr ptr() const noexcept { return ptr_; }
+    std::size_t size() const noexcept { return size_; }
+    bool ok() const noexcept { return ptr_ != 0; }
+
+private:
+    CUdeviceptr ptr_ = 0;
+    std::size_t size_ = 0;
+};
+
+/* CUDA stream — owner. Композитор использует default stream (Phase 2/3),
+ * но обёртка готова к stream-pipelining (Phase 12+). */
+class CudaStream {
+public:
+    CudaStream() = default;
+
+    /* Создать non-default stream. */
+    static CudaStream create() {
+        CudaStream s;
+        cudaStreamCreate(&s.stream_);
+        s.owned_ = (s.stream_ != nullptr);
+        return s;
+    }
+
+    /* Обёртка над уже существующим stream'ом (не владеет). */
+    static CudaStream wrap(cudaStream_t s) noexcept {
+        CudaStream w;
+        w.stream_ = s;
+        w.owned_ = false;
+        return w;
+    }
+
+    ~CudaStream() { reset(); }
+
+    CudaStream(const CudaStream&) = delete;
+    CudaStream& operator=(const CudaStream&) = delete;
+
+    CudaStream(CudaStream&& other) noexcept
+        : stream_(other.stream_), owned_(other.owned_) {
+        other.stream_ = nullptr;
+        other.owned_ = false;
+    }
+    CudaStream& operator=(CudaStream&& other) noexcept {
+        if (this != &other) {
+            reset();
+            stream_ = other.stream_;
+            owned_ = other.owned_;
+            other.stream_ = nullptr;
+            other.owned_ = false;
+        }
+        return *this;
+    }
+
+    void reset() noexcept {
+        if (owned_ && stream_) {
+            cudaStreamDestroy(stream_);
+        }
+        stream_ = nullptr;
+        owned_ = false;
+    }
+
+    cudaStream_t handle() const noexcept { return stream_; }
+    CUstream cu_handle() const noexcept { return reinterpret_cast<CUstream>(stream_); }
+
+private:
+    cudaStream_t stream_ = nullptr;
+    bool owned_ = false;
+};
+
+} // namespace cfc
+
+#endif /* CUFRAMES_COMPOSER_CPP_CUDA_RAII_HPP */
@@ -0,0 +1,33 @@
+/* Decoration — украшение поверх cell (Phase 11b).
+ *
+ * Cell держит vector<unique_ptr<Decoration>> и вызывает draw() каждого
+ * после своего content-рендера. Decorations знают только Rect cell'а
+ * (для позиционирования относительно неё) и пишут в тот же NV12Ref.
+ *
+ * Типы (минимум):
+ *   LabelDecoration   — текстовая подпись (FreeType atlas), позиция = угол cell
+ *   BorderDecoration  — рамка thickness px (4 fill_nv12 — top/bottom/left/right)
+ *
+ * Расширяется: BadgeDecoration, MotionIndicator, RecordingDot и т.д.
+ *
+ * Лицензия: LGPL-2.1+
+ */
+
+#ifndef CUFRAMES_COMPOSER_CPP_DECORATION_HPP
+#define CUFRAMES_COMPOSER_CPP_DECORATION_HPP
+
+#include "types.hpp"
+
+namespace cfc {
+
+class Decoration {
+public:
+    virtual ~Decoration() = default;
+
+    /* Нарисовать поверх parent_rect. NV12Ref общий с cell'ом. */
+    virtual void draw(CUstream stream, NV12Ref& dst, const Rect& parent_rect) = 0;
+};
+
+} // namespace cfc
+
+#endif /* CUFRAMES_COMPOSER_CPP_DECORATION_HPP */
@@ -0,0 +1,48 @@
+/* Базовые типы C++-модели композитора (Phase 11b).
+ *
+ * Rect — pixel-координаты в output frame buffer'е (1920×1080 default).
+ * NV12Surface — wrapper над VMM-buffer'ом с pitch_y/pitch_uv для совместного
+ * использования compose и encoder'ом. По сути reference на CUdeviceptr —
+ * никаких копий не делается, ownership держит OutputSurface.
+ *
+ * Лицензия: LGPL-2.1+
+ */
+
+#ifndef CUFRAMES_COMPOSER_CPP_TYPES_HPP
+#define CUFRAMES_COMPOSER_CPP_TYPES_HPP
+
+#include <cuda.h>
+
+namespace cfc {
+
+/* Прямоугольник в pixel-координатах output frame. Все координаты должны
+ * быть чётными (требование NV12 4:2:0). */
+struct Rect {
+    int x = 0, y = 0;
+    int w = 0, h = 0;
+
+    bool empty() const noexcept { return w <= 0 || h <= 0; }
+    int  right() const noexcept { return x + w; }
+    int  bottom() const noexcept { return y + h; }
+};
+
+/* Reference на NV12-плоскости в VRAM. НЕ owner — все CUdeviceptr'ы
+ * принадлежат OutputSurface, передаются read-write всем cells/decorations.
+ *
+ * Слои:
+ *   y_ptr  — Y plane,  size = pitch_y * height
+ *   uv_ptr — UV plane (interleaved 2:0), size = pitch_uv * height/2
+ *
+ * frame_w / frame_h — размер всего output буфера (для clipping). */
+struct NV12Ref {
+    CUdeviceptr y_ptr  = 0;
+    int         pitch_y = 0;
+    CUdeviceptr uv_ptr = 0;
+    int         pitch_uv = 0;
+    int         frame_w = 0;
+    int         frame_h = 0;
+};
+
+} // namespace cfc
+
+#endif /* CUFRAMES_COMPOSER_CPP_TYPES_HPP */