2f7d6a708de61d8baccb44eafec6d6ab3ed029ed
[sbcl.git] / src / compiler / generic / genesis.lisp
1 ;;;; "cold" core image builder: This is how we create a target Lisp
2 ;;;; system from scratch, by converting from fasl files to an image
3 ;;;; file in the cross-compilation host, without the help of the
4 ;;;; target Lisp system.
5 ;;;;
6 ;;;; As explained by Rob MacLachlan on the CMU CL mailing list Wed, 06
7 ;;;; Jan 1999 11:05:02 -0500, this cold load generator more or less
8 ;;;; fakes up static function linking. I.e. it makes sure that all the
9 ;;;; DEFUN-defined functions in the fasl files it reads are bound to the
10 ;;;; corresponding symbols before execution starts. It doesn't do
11 ;;;; anything to initialize variable values; instead it just arranges
12 ;;;; for !COLD-INIT to be called at cold load time. !COLD-INIT is
13 ;;;; responsible for explicitly initializing anything which has to be
14 ;;;; initialized early before it transfers control to the ordinary
15 ;;;; top level forms.
16 ;;;;
17 ;;;; (In CMU CL, and in SBCL as of 0.6.9 anyway, functions not defined
18 ;;;; by DEFUN aren't set up specially by GENESIS. In particular,
19 ;;;; structure slot accessors are not set up. Slot accessors are
20 ;;;; available at cold init time because they're usually compiled
21 ;;;; inline. They're not available as out-of-line functions until the
22 ;;;; toplevel forms installing them have run.)
23
24 ;;;; This software is part of the SBCL system. See the README file for
25 ;;;; more information.
26 ;;;;
27 ;;;; This software is derived from the CMU CL system, which was
28 ;;;; written at Carnegie Mellon University and released into the
29 ;;;; public domain. The software is in the public domain and is
30 ;;;; provided with absolutely no warranty. See the COPYING and CREDITS
31 ;;;; files for more information.
32
33 (in-package "SB!FASL")
34
35 ;;; a magic number used to identify our core files
36 (defconstant core-magic
37   (logior (ash (char-code #\S) 24)
38           (ash (char-code #\B) 16)
39           (ash (char-code #\C) 8)
40           (char-code #\L)))
41
42 ;;; the current version of SBCL core files
43 ;;;
44 ;;; FIXME: This is left over from CMU CL, and not well thought out.
45 ;;; It's good to make sure that the runtime doesn't try to run core
46 ;;; files from the wrong version, but a single number is not the ideal
47 ;;; way to do this in high level data like this (as opposed to e.g. in
48 ;;; IP packets), and in fact the CMU CL version number never ended up
49 ;;; being incremented past 0. A better approach might be to use a
50 ;;; string which is set from CVS data.
51 ;;;
52 ;;; 0: inherited from CMU CL
53 ;;; 1: rearranged static symbols for sbcl-0.6.8
54 ;;; 2: eliminated non-ANSI %DEFCONSTANT/%%DEFCONSTANT support,
55 ;;;    deleted a slot from DEBUG-SOURCE structure
56 (defconstant sbcl-core-version-integer 2)
57
58 (defun round-up (number size)
59   #!+sb-doc
60   "Round NUMBER up to be an integral multiple of SIZE."
61   (* size (ceiling number size)))
62 \f
63 ;;;; representation of spaces in the core
64
65 ;;; If there is more than one dynamic space in memory (i.e., if a
66 ;;; copying GC is in use), then only the active dynamic space gets
67 ;;; dumped to core.
68 (defvar *dynamic*)
69 (defconstant dynamic-space-id 1)
70
71 (defvar *static*)
72 (defconstant static-space-id 2)
73
74 (defvar *read-only*)
75 (defconstant read-only-space-id 3)
76
77 (defconstant descriptor-low-bits 16
78   "the number of bits in the low half of the descriptor")
79 (defconstant target-space-alignment (ash 1 descriptor-low-bits)
80   "the alignment requirement for spaces in the target.
81   Must be at least (ASH 1 DESCRIPTOR-LOW-BITS)")
82
83 ;;; a GENESIS-time representation of a memory space (e.g. read-only space,
84 ;;; dynamic space, or static space)
85 (defstruct (gspace (:constructor %make-gspace)
86                    (:copier nil))
87   ;; name and identifier for this GSPACE
88   (name (missing-arg) :type symbol :read-only t)
89   (identifier (missing-arg) :type fixnum :read-only t)
90   ;; the word address where the data will be loaded
91   (word-address (missing-arg) :type unsigned-byte :read-only t)
92   ;; the data themselves. (Note that in CMU CL this was a pair
93   ;; of fields SAP and WORDS-ALLOCATED, but that wasn't very portable.)
94   (bytes (make-array target-space-alignment :element-type '(unsigned-byte 8))
95          :type (simple-array (unsigned-byte 8) 1))
96   ;; the index of the next unwritten word (i.e. chunk of
97   ;; SB!VM:N-WORD-BYTES bytes) in BYTES, or equivalently the number of
98   ;; words actually written in BYTES. In order to convert to an actual
99   ;; index into BYTES, thus must be multiplied by SB!VM:N-WORD-BYTES.
100   (free-word-index 0))
101
102 (defun gspace-byte-address (gspace)
103   (ash (gspace-word-address gspace) sb!vm:word-shift))
104
105 (def!method print-object ((gspace gspace) stream)
106   (print-unreadable-object (gspace stream :type t)
107     (format stream "~S" (gspace-name gspace))))
108
109 (defun make-gspace (name identifier byte-address)
110   (unless (zerop (rem byte-address target-space-alignment))
111     (error "The byte address #X~X is not aligned on a #X~X-byte boundary."
112            byte-address
113            target-space-alignment))
114   (%make-gspace :name name
115                 :identifier identifier
116                 :word-address (ash byte-address (- sb!vm:word-shift))))
117
118 ;;; KLUDGE: Doing it this way seems to partly replicate the
119 ;;; functionality of Common Lisp adjustable arrays. Is there any way
120 ;;; to do this stuff in one line of code by using standard Common Lisp
121 ;;; stuff? -- WHN 19990816
122 (defun expand-gspace-bytes (gspace)
123   (let* ((old-bytes (gspace-bytes gspace))
124          (old-length (length old-bytes))
125          (new-length (* 2 old-length))
126          (new-bytes (make-array new-length :element-type '(unsigned-byte 8))))
127     (replace new-bytes old-bytes :end1 old-length)
128     (setf (gspace-bytes gspace)
129           new-bytes))
130   (values))
131 \f
132 ;;;; representation of descriptors
133
134 (defstruct (descriptor
135             (:constructor make-descriptor
136                           (high low &optional gspace word-offset))
137             (:copier nil))
138   ;; the GSPACE that this descriptor is allocated in, or NIL if not set yet.
139   (gspace nil :type (or gspace null))
140   ;; the offset in words from the start of GSPACE, or NIL if not set yet
141   (word-offset nil :type (or (unsigned-byte #.sb!vm:n-word-bits) null))
142   ;; the high and low halves of the descriptor
143   ;;
144   ;; KLUDGE: Judging from the comments in genesis.lisp of the CMU CL
145   ;; old-rt compiler, this split dates back from a very early version
146   ;; of genesis where 32-bit integers were represented as conses of
147   ;; two 16-bit integers. In any system with nice (UNSIGNED-BYTE 32)
148   ;; structure slots, like CMU CL >= 17 or any version of SBCL, there
149   ;; seems to be no reason to persist in this. -- WHN 19990917
150   high
151   low)
152 (def!method print-object ((des descriptor) stream)
153   (let ((lowtag (descriptor-lowtag des)))
154     (print-unreadable-object (des stream :type t)
155       (cond ((or (= lowtag sb!vm:even-fixnum-lowtag)
156                  (= lowtag sb!vm:odd-fixnum-lowtag))
157              (let ((unsigned (logior (ash (descriptor-high des)
158                                           (1+ (- descriptor-low-bits
159                                                  sb!vm:n-lowtag-bits)))
160                                      (ash (descriptor-low des)
161                                           (- 1 sb!vm:n-lowtag-bits)))))
162                (format stream
163                        "for fixnum: ~W"
164                        (if (> unsigned #x1FFFFFFF)
165                            (- unsigned #x40000000)
166                            unsigned))))
167             ((or (= lowtag sb!vm:other-immediate-0-lowtag)
168                  (= lowtag sb!vm:other-immediate-1-lowtag))
169              (format stream
170                      "for other immediate: #X~X, type #b~8,'0B"
171                      (ash (descriptor-bits des) (- sb!vm:n-widetag-bits))
172                      (logand (descriptor-low des) sb!vm:widetag-mask)))
173             (t
174              (format stream
175                      "for pointer: #X~X, lowtag #b~3,'0B, ~A"
176                      (logior (ash (descriptor-high des) descriptor-low-bits)
177                              (logandc2 (descriptor-low des) sb!vm:lowtag-mask))
178                      lowtag
179                      (let ((gspace (descriptor-gspace des)))
180                        (if gspace
181                            (gspace-name gspace)
182                            "unknown"))))))))
183
184 ;;; Return a descriptor for a block of LENGTH bytes out of GSPACE. The
185 ;;; free word index is boosted as necessary, and if additional memory
186 ;;; is needed, we grow the GSPACE. The descriptor returned is a
187 ;;; pointer of type LOWTAG.
188 (defun allocate-cold-descriptor (gspace length lowtag)
189   (let* ((bytes (round-up length (ash 1 sb!vm:n-lowtag-bits)))
190          (old-free-word-index (gspace-free-word-index gspace))
191          (new-free-word-index (+ old-free-word-index
192                                  (ash bytes (- sb!vm:word-shift)))))
193     ;; Grow GSPACE as necessary until it's big enough to handle
194     ;; NEW-FREE-WORD-INDEX.
195     (do ()
196         ((>= (length (gspace-bytes gspace))
197              (* new-free-word-index sb!vm:n-word-bytes)))
198       (expand-gspace-bytes gspace))
199     ;; Now that GSPACE is big enough, we can meaningfully grab a chunk of it.
200     (setf (gspace-free-word-index gspace) new-free-word-index)
201     (let ((ptr (+ (gspace-word-address gspace) old-free-word-index)))
202       (make-descriptor (ash ptr (- sb!vm:word-shift descriptor-low-bits))
203                        (logior (ash (logand ptr
204                                             (1- (ash 1
205                                                      (- descriptor-low-bits
206                                                         sb!vm:word-shift))))
207                                     sb!vm:word-shift)
208                                lowtag)
209                        gspace
210                        old-free-word-index))))
211
212 (defun descriptor-lowtag (des)
213   #!+sb-doc
214   "the lowtag bits for DES"
215   (logand (descriptor-low des) sb!vm:lowtag-mask))
216
217 (defun descriptor-bits (des)
218   (logior (ash (descriptor-high des) descriptor-low-bits)
219           (descriptor-low des)))
220
221 (defun descriptor-fixnum (des)
222   (let ((bits (descriptor-bits des)))
223     (if (logbitp (1- sb!vm:n-word-bits) bits)
224       ;; KLUDGE: The (- SB!VM:N-WORD-BITS 2) term here looks right to
225       ;; me, and it works, but in CMU CL it was (1- SB!VM:N-WORD-BITS),
226       ;; and although that doesn't make sense for me, or work for me,
227       ;; it's hard to see how it could have been wrong, since CMU CL
228       ;; genesis worked. It would be nice to understand how this came
229       ;; to be.. -- WHN 19990901
230       (logior (ash bits -2) (ash -1 (- sb!vm:n-word-bits 2)))
231       (ash bits -2))))
232
233 ;;; common idioms
234 (defun descriptor-bytes (des)
235   (gspace-bytes (descriptor-intuit-gspace des)))
236 (defun descriptor-byte-offset (des)
237   (ash (descriptor-word-offset des) sb!vm:word-shift))
238
239 ;;; If DESCRIPTOR-GSPACE is already set, just return that. Otherwise,
240 ;;; figure out a GSPACE which corresponds to DES, set it into
241 ;;; (DESCRIPTOR-GSPACE DES), set a consistent value into
242 ;;; (DESCRIPTOR-WORD-OFFSET DES), and return the GSPACE.
243 (declaim (ftype (function (descriptor) gspace) descriptor-intuit-gspace))
244 (defun descriptor-intuit-gspace (des)
245   (if (descriptor-gspace des)
246     (descriptor-gspace des)
247     ;; KLUDGE: It's not completely clear to me what's going on here;
248     ;; this is a literal translation from of some rather mysterious
249     ;; code from CMU CL's DESCRIPTOR-SAP function. Some explanation
250     ;; would be nice. -- WHN 19990817
251     (let ((lowtag (descriptor-lowtag des))
252           (high (descriptor-high des))
253           (low (descriptor-low des)))
254       (if (or (eql lowtag sb!vm:fun-pointer-lowtag)
255               (eql lowtag sb!vm:instance-pointer-lowtag)
256               (eql lowtag sb!vm:list-pointer-lowtag)
257               (eql lowtag sb!vm:other-pointer-lowtag))
258         (dolist (gspace (list *dynamic* *static* *read-only*)
259                         (error "couldn't find a GSPACE for ~S" des))
260           ;; This code relies on the fact that GSPACEs are aligned
261           ;; such that the descriptor-low-bits low bits are zero.
262           (when (and (>= high (ash (gspace-word-address gspace)
263                                    (- sb!vm:word-shift descriptor-low-bits)))
264                      (<= high (ash (+ (gspace-word-address gspace)
265                                       (gspace-free-word-index gspace))
266                                    (- sb!vm:word-shift descriptor-low-bits))))
267             (setf (descriptor-gspace des) gspace)
268             (setf (descriptor-word-offset des)
269                   (+ (ash (- high (ash (gspace-word-address gspace)
270                                        (- sb!vm:word-shift
271                                           descriptor-low-bits)))
272                           (- descriptor-low-bits sb!vm:word-shift))
273                      (ash (logandc2 low sb!vm:lowtag-mask)
274                           (- sb!vm:word-shift))))
275             (return gspace)))
276         (error "don't even know how to look for a GSPACE for ~S" des)))))
277
278 (defun make-random-descriptor (value)
279   (make-descriptor (logand (ash value (- descriptor-low-bits))
280                            (1- (ash 1
281                                     (- sb!vm:n-word-bits
282                                        descriptor-low-bits))))
283                    (logand value (1- (ash 1 descriptor-low-bits)))))
284
285 (defun make-fixnum-descriptor (num)
286   (when (>= (integer-length num)
287             (1+ (- sb!vm:n-word-bits sb!vm:n-lowtag-bits)))
288     (error "~W is too big for a fixnum." num))
289   (make-random-descriptor (ash num (1- sb!vm:n-lowtag-bits))))
290
291 (defun make-other-immediate-descriptor (data type)
292   (make-descriptor (ash data (- sb!vm:n-widetag-bits descriptor-low-bits))
293                    (logior (logand (ash data (- descriptor-low-bits
294                                                 sb!vm:n-widetag-bits))
295                                    (1- (ash 1 descriptor-low-bits)))
296                            type)))
297
298 (defun make-character-descriptor (data)
299   (make-other-immediate-descriptor data sb!vm:base-char-widetag))
300
301 (defun descriptor-beyond (des offset type)
302   (let* ((low (logior (+ (logandc2 (descriptor-low des) sb!vm:lowtag-mask)
303                          offset)
304                       type))
305          (high (+ (descriptor-high des)
306                   (ash low (- descriptor-low-bits)))))
307     (make-descriptor high (logand low (1- (ash 1 descriptor-low-bits))))))
308 \f
309 ;;;; miscellaneous variables and other noise
310
311 ;;; a numeric value to be returned for undefined foreign symbols, or NIL if
312 ;;; undefined foreign symbols are to be treated as an error.
313 ;;; (In the first pass of GENESIS, needed to create a header file before
314 ;;; the C runtime can be built, various foreign symbols will necessarily
315 ;;; be undefined, but we don't need actual values for them anyway, and
316 ;;; we can just use 0 or some other placeholder. In the second pass of
317 ;;; GENESIS, all foreign symbols should be defined, so any undefined
318 ;;; foreign symbol is a problem.)
319 ;;;
320 ;;; KLUDGE: It would probably be cleaner to rewrite GENESIS so that it
321 ;;; never tries to look up foreign symbols in the first place unless
322 ;;; it's actually creating a core file (as in the second pass) instead
323 ;;; of using this hack to allow it to go through the motions without
324 ;;; causing an error. -- WHN 20000825
325 (defvar *foreign-symbol-placeholder-value*)
326
327 ;;; a handle on the trap object
328 (defvar *unbound-marker*)
329 ;; was:  (make-other-immediate-descriptor 0 sb!vm:unbound-marker-widetag)
330
331 ;;; a handle on the NIL object
332 (defvar *nil-descriptor*)
333
334 ;;; the head of a list of TOPLEVEL-THINGs describing stuff to be done
335 ;;; when the target Lisp starts up
336 ;;;
337 ;;; Each TOPLEVEL-THING can be a function to be executed or a fixup or
338 ;;; loadtime value, represented by (CONS KEYWORD ..). The FILENAME
339 ;;; tells which fasl file each list element came from, for debugging
340 ;;; purposes.
341 (defvar *current-reversed-cold-toplevels*)
342
343 ;;; the name of the object file currently being cold loaded (as a string, not a
344 ;;; pathname), or NIL if we're not currently cold loading any object file
345 (defvar *cold-load-filename* nil)
346 (declaim (type (or string null) *cold-load-filename*))
347
348 ;;; This is vestigial support for the CMU CL byte-swapping code. CMU
349 ;;; CL code tested for whether it needed to swap bytes in GENESIS by
350 ;;; comparing the byte order of *BACKEND* to the byte order of
351 ;;; *NATIVE-BACKEND*, a concept which doesn't exist in SBCL. Instead,
352 ;;; in SBCL byte order swapping would need to be explicitly requested
353 ;;; with a &KEY argument to GENESIS.
354 ;;;
355 ;;; I'm not sure whether this is a problem or not, and I don't have a
356 ;;; machine with different byte order to test to find out for sure.
357 ;;; The version of the system which is fed to the cross-compiler is
358 ;;; now written in a subset of Common Lisp which doesn't require
359 ;;; dumping a lot of things in such a way that machine byte order
360 ;;; matters. (Mostly this is a matter of not using any specialized
361 ;;; array type unless there's portable, high-level code to dump it.)
362 ;;; If it *is* a problem, and you're trying to resurrect this code,
363 ;;; please test particularly carefully, since I haven't had a chance
364 ;;; to test the byte-swapping code at all. -- WHN 19990816
365 ;;;
366 ;;; When this variable is non-NIL, byte-swapping is enabled wherever
367 ;;; classic GENESIS would have done it. I.e. the value of this variable
368 ;;; is the logical complement of
369 ;;;    (EQ (SB!C:BACKEND-BYTE-ORDER SB!C:*NATIVE-BACKEND*)
370 ;;;     (SB!C:BACKEND-BYTE-ORDER SB!C:*BACKEND*))
371 ;;; from CMU CL.
372 (defvar *genesis-byte-order-swap-p*)
373 \f
374 ;;;; miscellaneous stuff to read and write the core memory
375
376 ;;; FIXME: should be DEFINE-MODIFY-MACRO
377 (defmacro cold-push (thing list)
378   #!+sb-doc
379   "Push THING onto the given cold-load LIST."
380   `(setq ,list (cold-cons ,thing ,list)))
381
382 (defun maybe-byte-swap (word)
383   (declare (type (unsigned-byte 32) word))
384   (aver (= sb!vm:n-word-bits 32))
385   (aver (= sb!vm:n-byte-bits 8))
386   (if (not *genesis-byte-order-swap-p*)
387       word
388       (logior (ash (ldb (byte 8 0) word) 24)
389               (ash (ldb (byte 8 8) word) 16)
390               (ash (ldb (byte 8 16) word) 8)
391               (ldb (byte 8 24) word))))
392
393 (defun maybe-byte-swap-short (short)
394   (declare (type (unsigned-byte 16) short))
395   (aver (= sb!vm:n-word-bits 32))
396   (aver (= sb!vm:n-byte-bits 8))
397   (if (not *genesis-byte-order-swap-p*)
398       short
399       (logior (ash (ldb (byte 8 0) short) 8)
400               (ldb (byte 8 8) short))))
401
402 ;;; BYTE-VECTOR-REF-32 and friends.  These are like SAP-REF-n, except
403 ;;; that instead of a SAP we use a byte vector
404 (macrolet ((make-byte-vector-ref-n
405             (n)
406             (let* ((name (intern (format nil "BYTE-VECTOR-REF-~A" n)))
407                    (number-octets (/ n 8))
408                    (ash-list
409                     (loop for i from 0 to (1- number-octets)
410                           collect `(ash (aref byte-vector (+ byte-index ,i))
411                                         ,(* i 8))))
412                    (setf-list
413                     (loop for i from 0 to (1- number-octets)
414                           append
415                           `((aref byte-vector (+ byte-index ,i))
416                             (ldb (byte 8 ,(* i 8)) new-value)))))
417               `(progn
418                  (defun ,name (byte-vector byte-index)
419   (aver (= sb!vm:n-word-bits 32))
420   (aver (= sb!vm:n-byte-bits 8))
421   (ecase sb!c:*backend-byte-order*
422     (:little-endian
423                       (logior ,@ash-list))
424     (:big-endian
425      (error "stub: no big-endian ports of SBCL (yet?)"))))
426                  (defun (setf ,name) (new-value byte-vector byte-index)
427   (aver (= sb!vm:n-word-bits 32))
428   (aver (= sb!vm:n-byte-bits 8))
429   (ecase sb!c:*backend-byte-order*
430     (:little-endian
431                       (setf ,@setf-list))
432     (:big-endian
433                       (error "stub: no big-endian ports of SBCL (yet?)"))))))))
434   (make-byte-vector-ref-n 8)
435   (make-byte-vector-ref-n 16)
436   (make-byte-vector-ref-n 32))
437
438 (declaim (ftype (function (descriptor sb!vm:word) descriptor) read-wordindexed))
439 (defun read-wordindexed (address index)
440   #!+sb-doc
441   "Return the value which is displaced by INDEX words from ADDRESS."
442   (let* ((gspace (descriptor-intuit-gspace address))
443          (bytes (gspace-bytes gspace))
444          (byte-index (ash (+ index (descriptor-word-offset address))
445                           sb!vm:word-shift))
446          ;; KLUDGE: Do we really need to do byte swap here? It seems
447          ;; as though we shouldn't.. (This attempts to be a literal
448          ;; translation of CMU CL code, and I don't have a big-endian
449          ;; machine to test it.) -- WHN 19990817
450          (value (maybe-byte-swap (byte-vector-ref-32 bytes byte-index))))
451     (make-random-descriptor value)))
452
453 (declaim (ftype (function (descriptor) descriptor) read-memory))
454 (defun read-memory (address)
455   #!+sb-doc
456   "Return the value at ADDRESS."
457   (read-wordindexed address 0))
458
459 ;;; (Note: In CMU CL, this function expected a SAP-typed ADDRESS
460 ;;; value, instead of the SAPINT we use here.)
461 (declaim (ftype (function (sb!vm:word descriptor) (values)) note-load-time-value-reference))
462 (defun note-load-time-value-reference (address marker)
463   (cold-push (cold-cons
464               (cold-intern :load-time-value-fixup)
465               (cold-cons (sapint-to-core address)
466                          (cold-cons
467                           (number-to-core (descriptor-word-offset marker))
468                           *nil-descriptor*)))
469              *current-reversed-cold-toplevels*)
470   (values))
471
472 (declaim (ftype (function (descriptor sb!vm:word descriptor)) write-wordindexed))
473 (defun write-wordindexed (address index value)
474   #!+sb-doc
475   "Write VALUE displaced INDEX words from ADDRESS."
476   ;; KLUDGE: There is an algorithm (used in DESCRIPTOR-INTUIT-GSPACE)
477   ;; for calculating the value of the GSPACE slot from scratch. It
478   ;; doesn't work for all values, only some of them, but mightn't it
479   ;; be reasonable to see whether it works on VALUE before we give up
480   ;; because (DESCRIPTOR-GSPACE VALUE) isn't set? (Or failing that,
481   ;; perhaps write a comment somewhere explaining why it's not a good
482   ;; idea?) -- WHN 19990817
483   (if (and (null (descriptor-gspace value))
484            (not (null (descriptor-word-offset value))))
485     (note-load-time-value-reference (+ (logandc2 (descriptor-bits address)
486                                                  sb!vm:lowtag-mask)
487                                        (ash index sb!vm:word-shift))
488                                     value)
489     ;; Note: There's a MAYBE-BYTE-SWAP in here in CMU CL, which I
490     ;; think is unnecessary now that we're doing the write
491     ;; byte-by-byte at high level. (I can't test this, though..) --
492     ;; WHN 19990817
493     (let* ((bytes (gspace-bytes (descriptor-intuit-gspace address)))
494            (byte-index (ash (+ index (descriptor-word-offset address))
495                                sb!vm:word-shift)))
496       (setf (byte-vector-ref-32 bytes byte-index)
497             (maybe-byte-swap (descriptor-bits value))))))
498
499 (declaim (ftype (function (descriptor descriptor)) write-memory))
500 (defun write-memory (address value)
501   #!+sb-doc
502   "Write VALUE (a DESCRIPTOR) at ADDRESS (also a DESCRIPTOR)."
503   (write-wordindexed address 0 value))
504 \f
505 ;;;; allocating images of primitive objects in the cold core
506
507 ;;; There are three kinds of blocks of memory in the type system:
508 ;;; * Boxed objects (cons cells, structures, etc): These objects have no
509 ;;;   header as all slots are descriptors.
510 ;;; * Unboxed objects (bignums): There is a single header word that contains
511 ;;;   the length.
512 ;;; * Vector objects: There is a header word with the type, then a word for
513 ;;;   the length, then the data.
514 (defun allocate-boxed-object (gspace length lowtag)
515   #!+sb-doc
516   "Allocate LENGTH words in GSPACE and return a new descriptor of type LOWTAG
517   pointing to them."
518   (allocate-cold-descriptor gspace (ash length sb!vm:word-shift) lowtag))
519 (defun allocate-unboxed-object (gspace element-bits length type)
520   #!+sb-doc
521   "Allocate LENGTH units of ELEMENT-BITS bits plus a header word in GSPACE and
522   return an ``other-pointer'' descriptor to them. Initialize the header word
523   with the resultant length and TYPE."
524   (let* ((bytes (/ (* element-bits length) sb!vm:n-byte-bits))
525          (des (allocate-cold-descriptor gspace
526                                         (+ bytes sb!vm:n-word-bytes)
527                                         sb!vm:other-pointer-lowtag)))
528     (write-memory des
529                   (make-other-immediate-descriptor (ash bytes
530                                                         (- sb!vm:word-shift))
531                                                    type))
532     des))
533 (defun allocate-vector-object (gspace element-bits length type)
534   #!+sb-doc
535   "Allocate LENGTH units of ELEMENT-BITS size plus a header plus a length slot in
536   GSPACE and return an ``other-pointer'' descriptor to them. Initialize the
537   header word with TYPE and the length slot with LENGTH."
538   ;; FIXME: Here and in ALLOCATE-UNBOXED-OBJECT, BYTES is calculated using
539   ;; #'/ instead of #'CEILING, which seems wrong.
540   (let* ((bytes (/ (* element-bits length) sb!vm:n-byte-bits))
541          (des (allocate-cold-descriptor gspace
542                                         (+ bytes (* 2 sb!vm:n-word-bytes))
543                                         sb!vm:other-pointer-lowtag)))
544     (write-memory des (make-other-immediate-descriptor 0 type))
545     (write-wordindexed des
546                        sb!vm:vector-length-slot
547                        (make-fixnum-descriptor length))
548     des))
549 \f
550 ;;;; copying simple objects into the cold core
551
552 (defun string-to-core (string &optional (gspace *dynamic*))
553   #!+sb-doc
554   "Copy string into the cold core and return a descriptor to it."
555   ;; (Remember that the system convention for storage of strings leaves an
556   ;; extra null byte at the end to aid in call-out to C.)
557   (let* ((length (length string))
558          (des (allocate-vector-object gspace
559                                       sb!vm:n-byte-bits
560                                       (1+ length)
561                                       sb!vm:simple-string-widetag))
562          (bytes (gspace-bytes gspace))
563          (offset (+ (* sb!vm:vector-data-offset sb!vm:n-word-bytes)
564                     (descriptor-byte-offset des))))
565     (write-wordindexed des
566                        sb!vm:vector-length-slot
567                        (make-fixnum-descriptor length))
568     (dotimes (i length)
569       (setf (aref bytes (+ offset i))
570             ;; KLUDGE: There's no guarantee that the character
571             ;; encoding here will be the same as the character
572             ;; encoding on the target machine, so using CHAR-CODE as
573             ;; we do, or a bitwise copy as CMU CL code did, is sleazy.
574             ;; (To make this more portable, perhaps we could use
575             ;; indices into the sequence which is used to test whether
576             ;; a character is a STANDARD-CHAR?) -- WHN 19990817
577             (char-code (aref string i))))
578     (setf (aref bytes (+ offset length))
579           0) ; null string-termination character for C
580     des))
581
582 (defun bignum-to-core (n)
583   #!+sb-doc
584   "Copy a bignum to the cold core."
585   (let* ((words (ceiling (1+ (integer-length n)) sb!vm:n-word-bits))
586          (handle (allocate-unboxed-object *dynamic*
587                                           sb!vm:n-word-bits
588                                           words
589                                           sb!vm:bignum-widetag)))
590     (declare (fixnum words))
591     (do ((index 1 (1+ index))
592          (remainder n (ash remainder (- sb!vm:n-word-bits))))
593         ((> index words)
594          (unless (zerop (integer-length remainder))
595            ;; FIXME: Shouldn't this be a fatal error?
596            (warn "~W words of ~W were written, but ~W bits were left over."
597                  words n remainder)))
598       (let ((word (ldb (byte sb!vm:n-word-bits 0) remainder)))
599         (write-wordindexed handle index
600                            (make-descriptor (ash word (- descriptor-low-bits))
601                                             (ldb (byte descriptor-low-bits 0)
602                                                  word)))))
603     handle))
604
605 (defun number-pair-to-core (first second type)
606   #!+sb-doc
607   "Makes a number pair of TYPE (ratio or complex) and fills it in."
608   (let ((des (allocate-unboxed-object *dynamic* sb!vm:n-word-bits 2 type)))
609     (write-wordindexed des 1 first)
610     (write-wordindexed des 2 second)
611     des))
612
613 (defun float-to-core (x)
614   (etypecase x
615     (single-float
616      (let ((des (allocate-unboxed-object *dynamic*
617                                          sb!vm:n-word-bits
618                                          (1- sb!vm:single-float-size)
619                                          sb!vm:single-float-widetag)))
620        (write-wordindexed des
621                           sb!vm:single-float-value-slot
622                           (make-random-descriptor (single-float-bits x)))
623        des))
624     (double-float
625      (let ((des (allocate-unboxed-object *dynamic*
626                                          sb!vm:n-word-bits
627                                          (1- sb!vm:double-float-size)
628                                          sb!vm:double-float-widetag))
629            (high-bits (make-random-descriptor (double-float-high-bits x)))
630            (low-bits (make-random-descriptor (double-float-low-bits x))))
631        (ecase sb!c:*backend-byte-order*
632          (:little-endian
633           (write-wordindexed des sb!vm:double-float-value-slot low-bits)
634           (write-wordindexed des (1+ sb!vm:double-float-value-slot) high-bits))
635          (:big-endian
636           (write-wordindexed des sb!vm:double-float-value-slot high-bits)
637           (write-wordindexed des (1+ sb!vm:double-float-value-slot) low-bits)))
638        des))
639     #!+(and long-float x86)
640     (long-float
641      (let ((des (allocate-unboxed-object *dynamic*
642                                          sb!vm:n-word-bits
643                                          (1- sb!vm:long-float-size)
644                                          sb!vm:long-float-widetag))
645            (exp-bits (make-random-descriptor (long-float-exp-bits x)))
646            (high-bits (make-random-descriptor (long-float-high-bits x)))
647            (low-bits (make-random-descriptor (long-float-low-bits x))))
648        (ecase sb!c:*backend-byte-order*
649          (:little-endian
650           (write-wordindexed des sb!vm:long-float-value-slot low-bits)
651           (write-wordindexed des (1+ sb!vm:long-float-value-slot) high-bits)
652           (write-wordindexed des (+ 2 sb!vm:long-float-value-slot) exp-bits))
653          (:big-endian
654           (error "LONG-FLOAT is not supported for big-endian byte order.")))
655        des))))
656
657 (defun complex-single-float-to-core (num)
658   (declare (type (complex single-float) num))
659   (let ((des (allocate-unboxed-object *dynamic* sb!vm:n-word-bits
660                                       (1- sb!vm:complex-single-float-size)
661                                       sb!vm:complex-single-float-widetag)))
662     (write-wordindexed des sb!vm:complex-single-float-real-slot
663                    (make-random-descriptor (single-float-bits (realpart num))))
664     (write-wordindexed des sb!vm:complex-single-float-imag-slot
665                    (make-random-descriptor (single-float-bits (imagpart num))))
666     des))
667
668 (defun complex-double-float-to-core (num)
669   (declare (type (complex double-float) num))
670   (let ((des (allocate-unboxed-object *dynamic* sb!vm:n-word-bits
671                                       (1- sb!vm:complex-double-float-size)
672                                       sb!vm:complex-double-float-widetag)))
673     (let* ((real (realpart num))
674            (high-bits (make-random-descriptor (double-float-high-bits real)))
675            (low-bits (make-random-descriptor (double-float-low-bits real))))
676       (ecase sb!c:*backend-byte-order*
677         (:little-endian
678          (write-wordindexed des sb!vm:complex-double-float-real-slot low-bits)
679          (write-wordindexed des (1+ sb!vm:complex-double-float-real-slot) high-bits))
680         (:big-endian
681          (write-wordindexed des sb!vm:complex-double-float-real-slot high-bits)
682          (write-wordindexed des (1+ sb!vm:complex-double-float-real-slot) low-bits))))
683     (let* ((imag (imagpart num))
684            (high-bits (make-random-descriptor (double-float-high-bits imag)))
685            (low-bits (make-random-descriptor (double-float-low-bits imag))))
686       (ecase sb!c:*backend-byte-order*
687         (:little-endian
688          (write-wordindexed des sb!vm:complex-double-float-imag-slot low-bits)
689          (write-wordindexed des (1+ sb!vm:complex-double-float-imag-slot) high-bits))
690         (:big-endian
691          (write-wordindexed des sb!vm:complex-double-float-imag-slot high-bits)
692          (write-wordindexed des (1+ sb!vm:complex-double-float-imag-slot) low-bits))))
693     des))
694
695 (defun number-to-core (number)
696   #!+sb-doc
697   "Copy the given number to the core, or flame out if we can't deal with it."
698   (typecase number
699     (integer (if (< (integer-length number) 30)
700                  (make-fixnum-descriptor number)
701                  (bignum-to-core number)))
702     (ratio (number-pair-to-core (number-to-core (numerator number))
703                                 (number-to-core (denominator number))
704                                 sb!vm:ratio-widetag))
705     ((complex single-float) (complex-single-float-to-core number))
706     ((complex double-float) (complex-double-float-to-core number))
707     #!+long-float
708     ((complex long-float)
709      (error "~S isn't a cold-loadable number at all!" number))
710     (complex (number-pair-to-core (number-to-core (realpart number))
711                                   (number-to-core (imagpart number))
712                                   sb!vm:complex-widetag))
713     (float (float-to-core number))
714     (t (error "~S isn't a cold-loadable number at all!" number))))
715
716 (declaim (ftype (function (sb!vm:word) descriptor) sap-to-core))
717 (defun sapint-to-core (sapint)
718   (let ((des (allocate-unboxed-object *dynamic*
719                                       sb!vm:n-word-bits
720                                       (1- sb!vm:sap-size)
721                                       sb!vm:sap-widetag)))
722     (write-wordindexed des
723                        sb!vm:sap-pointer-slot
724                        (make-random-descriptor sapint))
725     des))
726
727 ;;; Allocate a cons cell in GSPACE and fill it in with CAR and CDR.
728 (defun cold-cons (car cdr &optional (gspace *dynamic*))
729   (let ((dest (allocate-boxed-object gspace 2 sb!vm:list-pointer-lowtag)))
730     (write-memory dest car)
731     (write-wordindexed dest 1 cdr)
732     dest))
733
734 ;;; Make a simple-vector that holds the specified OBJECTS, and return its
735 ;;; descriptor.
736 (defun vector-in-core (&rest objects)
737   (let* ((size (length objects))
738          (result (allocate-vector-object *dynamic* sb!vm:n-word-bits size
739                                          sb!vm:simple-vector-widetag)))
740     (dotimes (index size)
741       (write-wordindexed result (+ index sb!vm:vector-data-offset)
742                          (pop objects)))
743     result))
744 \f
745 ;;;; symbol magic
746
747 ;;; FIXME: This should be a &KEY argument of ALLOCATE-SYMBOL.
748 (defvar *cold-symbol-allocation-gspace* nil)
749
750 ;;; Allocate (and initialize) a symbol.
751 (defun allocate-symbol (name)
752   (declare (simple-string name))
753   (let ((symbol (allocate-unboxed-object (or *cold-symbol-allocation-gspace*
754                                              *dynamic*)
755                                          sb!vm:n-word-bits
756                                          (1- sb!vm:symbol-size)
757                                          sb!vm:symbol-header-widetag)))
758     (write-wordindexed symbol sb!vm:symbol-value-slot *unbound-marker*)
759     #!+x86
760     (write-wordindexed symbol
761                        sb!vm:symbol-hash-slot
762                        (make-fixnum-descriptor
763                         (1+ (random sb!vm:*target-most-positive-fixnum*))))
764     (write-wordindexed symbol sb!vm:symbol-plist-slot *nil-descriptor*)
765     (write-wordindexed symbol sb!vm:symbol-name-slot
766                        (string-to-core name *dynamic*))
767     (write-wordindexed symbol sb!vm:symbol-package-slot *nil-descriptor*)
768     symbol))
769
770 ;;; Set the cold symbol value of SYMBOL-OR-SYMBOL-DES, which can be either a
771 ;;; descriptor of a cold symbol or (in an abbreviation for the
772 ;;; most common usage pattern) an ordinary symbol, which will be
773 ;;; automatically cold-interned.
774 (declaim (ftype (function ((or descriptor symbol) descriptor)) cold-set))
775 (defun cold-set (symbol-or-symbol-des value)
776   (let ((symbol-des (etypecase symbol-or-symbol-des
777                       (descriptor symbol-or-symbol-des)
778                       (symbol (cold-intern symbol-or-symbol-des)))))
779     (write-wordindexed symbol-des sb!vm:symbol-value-slot value)))
780 \f
781 ;;;; layouts and type system pre-initialization
782
783 ;;; Since we want to be able to dump structure constants and
784 ;;; predicates with reference layouts, we need to create layouts at
785 ;;; cold-load time. We use the name to intern layouts by, and dump a
786 ;;; list of all cold layouts in *!INITIAL-LAYOUTS* so that type system
787 ;;; initialization can find them. The only thing that's tricky [sic --
788 ;;; WHN 19990816] is initializing layout's layout, which must point to
789 ;;; itself.
790
791 ;;; a map from class names to lists of
792 ;;;    `(,descriptor ,name ,length ,inherits ,depth)
793 ;;; KLUDGE: It would be more understandable and maintainable to use
794 ;;; DEFSTRUCT (:TYPE LIST) here. -- WHN 19990823
795 (defvar *cold-layouts* (make-hash-table :test 'equal))
796
797 ;;; a map from DESCRIPTOR-BITS of cold layouts to the name, for inverting
798 ;;; mapping
799 (defvar *cold-layout-names* (make-hash-table :test 'eql))
800
801 ;;; FIXME: *COLD-LAYOUTS* and *COLD-LAYOUT-NAMES* should be
802 ;;; initialized by binding in GENESIS.
803
804 ;;; the descriptor for layout's layout (needed when making layouts)
805 (defvar *layout-layout*)
806
807 ;;; FIXME: This information should probably be pulled out of the
808 ;;; cross-compiler's tables at genesis time instead of inserted by
809 ;;; hand here as a bare numeric constant.
810 (defconstant target-layout-length 16)
811
812 ;;; Return a list of names created from the cold layout INHERITS data
813 ;;; in X.
814 (defun listify-cold-inherits (x)
815   (let ((len (descriptor-fixnum (read-wordindexed x
816                                                   sb!vm:vector-length-slot))))
817     (collect ((res))
818       (dotimes (index len)
819         (let* ((des (read-wordindexed x (+ sb!vm:vector-data-offset index)))
820                (found (gethash (descriptor-bits des) *cold-layout-names*)))
821           (if found
822             (res found)
823             (error "unknown descriptor at index ~S (bits = ~8,'0X)"
824                    index
825                    (descriptor-bits des)))))
826       (res))))
827
828 (declaim (ftype (function (symbol descriptor descriptor descriptor) descriptor)
829                 make-cold-layout))
830 (defun make-cold-layout (name length inherits depthoid)
831   (let ((result (allocate-boxed-object *dynamic*
832                                        ;; KLUDGE: Why 1+? -- WHN 19990901
833                                        (1+ target-layout-length)
834                                        sb!vm:instance-pointer-lowtag)))
835     (write-memory result
836                   (make-other-immediate-descriptor
837                    target-layout-length sb!vm:instance-header-widetag))
838
839     ;; KLUDGE: The offsets into LAYOUT below should probably be pulled out
840     ;; of the cross-compiler's tables at genesis time instead of inserted
841     ;; by hand as bare numeric constants. -- WHN ca. 19990901
842
843     ;; Set slot 0 = the layout of the layout.
844     (write-wordindexed result sb!vm:instance-slots-offset *layout-layout*)
845
846     ;; Set the immediately following slots = CLOS hash values.
847     ;;
848     ;; Note: CMU CL didn't set these in genesis, but instead arranged
849     ;; for them to be set at cold init time. That resulted in slightly
850     ;; kludgy-looking code, but there were at least two things to be
851     ;; said for it:
852     ;;   1. It put the hash values under the control of the target Lisp's
853     ;;      RANDOM function, so that CLOS behavior would be nearly
854     ;;      deterministic (instead of depending on the implementation of
855     ;;      RANDOM in the cross-compilation host, and the state of its
856     ;;      RNG when genesis begins).
857     ;;   2. It automatically ensured that all hash values in the target Lisp
858     ;;      were part of the same sequence, so that we didn't have to worry
859     ;;      about the possibility of the first hash value set in genesis
860     ;;      being precisely equal to the some hash value set in cold init time
861     ;;      (because the target Lisp RNG has advanced to precisely the same
862     ;;      state that the host Lisp RNG was in earlier).
863     ;; Point 1 should not be an issue in practice because of the way we do our
864     ;; build procedure in two steps, so that the SBCL that we end up with has
865     ;; been created by another SBCL (whose RNG is under our control).
866     ;; Point 2 is more of an issue. If ANSI had provided a way to feed
867     ;; entropy into an RNG, we would have no problem: we'd just feed
868     ;; some specialized genesis-time-only pattern into the RNG state
869     ;; before using it. However, they didn't, so we have a slight
870     ;; problem. We address it by generating the hash values using a
871     ;; different algorithm than we use in ordinary operation.
872     (dotimes (i sb!kernel:layout-clos-hash-length)
873       (let (;; The expression here is pretty arbitrary, we just want
874             ;; to make sure that it's not something which is (1)
875             ;; evenly distributed and (2) not foreordained to arise in
876             ;; the target Lisp's (RANDOM-LAYOUT-CLOS-HASH) sequence
877             ;; and show up as the CLOS-HASH value of some other
878             ;; LAYOUT.
879             ;;
880             ;; FIXME: This expression here can generate a zero value,
881             ;; and the CMU CL code goes out of its way to generate
882             ;; strictly positive values (even though the field is
883             ;; declared as an INDEX). Check that it's really OK to
884             ;; have zero values in the CLOS-HASH slots.
885             (hash-value (mod (logxor (logand   (random-layout-clos-hash) 15253)
886                                      (logandc2 (random-layout-clos-hash) 15253)
887                                      1)
888                              ;; (The MOD here is defensive programming
889                              ;; to make sure we never write an
890                              ;; out-of-range value even if some joker
891                              ;; sets LAYOUT-CLOS-HASH-MAX to other
892                              ;; than 2^n-1 at some time in the
893                              ;; future.)
894                              (1+ sb!kernel:layout-clos-hash-max))))
895         (write-wordindexed result
896                            (+ i sb!vm:instance-slots-offset 1)
897                            (make-fixnum-descriptor hash-value))))
898
899     ;; Set other slot values.
900     (let ((base (+ sb!vm:instance-slots-offset
901                    sb!kernel:layout-clos-hash-length
902                    1)))
903       ;; (Offset 0 is CLASS, "the class this is a layout for", which
904       ;; is uninitialized at this point.)
905       (write-wordindexed result (+ base 1) *nil-descriptor*) ; marked invalid
906       (write-wordindexed result (+ base 2) inherits)
907       (write-wordindexed result (+ base 3) depthoid)
908       (write-wordindexed result (+ base 4) length)
909       (write-wordindexed result (+ base 5) *nil-descriptor*) ; info
910       (write-wordindexed result (+ base 6) *nil-descriptor*)) ; pure
911
912     (setf (gethash name *cold-layouts*)
913           (list result
914                 name
915                 (descriptor-fixnum length)
916                 (listify-cold-inherits inherits)
917                 (descriptor-fixnum depthoid)))
918     (setf (gethash (descriptor-bits result) *cold-layout-names*) name)
919
920     result))
921
922 (defun initialize-layouts ()
923
924   (clrhash *cold-layouts*)
925
926   ;; We initially create the layout of LAYOUT itself with NIL as the LAYOUT and
927   ;; #() as INHERITS,
928   (setq *layout-layout* *nil-descriptor*)
929   (setq *layout-layout*
930         (make-cold-layout 'layout
931                           (number-to-core target-layout-length)
932                           (vector-in-core)
933                           ;; FIXME: hard-coded LAYOUT-DEPTHOID of LAYOUT..
934                           (number-to-core 4)))
935   (write-wordindexed *layout-layout*
936                      sb!vm:instance-slots-offset
937                      *layout-layout*)
938
939   ;; Then we create the layouts that we'll need to make a correct INHERITS
940   ;; vector for the layout of LAYOUT itself..
941   ;;
942   ;; FIXME: The various LENGTH and DEPTHOID numbers should be taken from
943   ;; the compiler's tables, not set by hand.
944   (let* ((t-layout
945           (make-cold-layout 't
946                             (number-to-core 0)
947                             (vector-in-core)
948                             (number-to-core 0)))
949          (i-layout
950           (make-cold-layout 'instance
951                             (number-to-core 0)
952                             (vector-in-core t-layout)
953                             (number-to-core 1)))
954          (so-layout
955           (make-cold-layout 'structure-object
956                             (number-to-core 1)
957                             (vector-in-core t-layout i-layout)
958                             (number-to-core 2)))
959          (bso-layout
960           (make-cold-layout 'structure!object
961                             (number-to-core 1)
962                             (vector-in-core t-layout i-layout so-layout)
963                             (number-to-core 3)))
964          (layout-inherits (vector-in-core t-layout
965                                           i-layout
966                                           so-layout
967                                           bso-layout)))
968
969     ;; ..and return to backpatch the layout of LAYOUT.
970     (setf (fourth (gethash 'layout *cold-layouts*))
971           (listify-cold-inherits layout-inherits))
972     (write-wordindexed *layout-layout*
973                        ;; FIXME: hardcoded offset into layout struct
974                        (+ sb!vm:instance-slots-offset
975                           layout-clos-hash-length
976                           1
977                           2)
978                        layout-inherits)))
979 \f
980 ;;;; interning symbols in the cold image
981
982 ;;; In order to avoid having to know about the package format, we
983 ;;; build a data structure in *COLD-PACKAGE-SYMBOLS* that holds all
984 ;;; interned symbols along with info about their packages. The data
985 ;;; structure is a list of sublists, where the sublists have the
986 ;;; following format:
987 ;;;   (<make-package-arglist>
988 ;;;    <internal-symbols>
989 ;;;    <external-symbols>
990 ;;;    <imported-internal-symbols>
991 ;;;    <imported-external-symbols>
992 ;;;    <shadowing-symbols>)
993 ;;;
994 ;;; KLUDGE: It would be nice to implement the sublists as instances of
995 ;;; a DEFSTRUCT (:TYPE LIST). (They'd still be lists, but at least we'd be
996 ;;; using mnemonically-named operators to access them, instead of trying
997 ;;; to remember what THIRD and FIFTH mean, and hoping that we never
998 ;;; need to change the list layout..) -- WHN 19990825
999
1000 ;;; an alist from packages to lists of that package's symbols to be dumped
1001 (defvar *cold-package-symbols*)
1002 (declaim (type list *cold-package-symbols*))
1003
1004 ;;; a map from descriptors to symbols, so that we can back up. The key is the
1005 ;;; address in the target core.
1006 (defvar *cold-symbols*)
1007 (declaim (type hash-table *cold-symbols*))
1008
1009 ;;; Return a handle on an interned symbol. If necessary allocate the
1010 ;;; symbol and record which package the symbol was referenced in. When
1011 ;;; we allocate the symbol, make sure we record a reference to the
1012 ;;; symbol in the home package so that the package gets set.
1013 (defun cold-intern (symbol &optional (package (symbol-package symbol)))
1014
1015   ;; Anything on the cross-compilation host which refers to the target
1016   ;; machinery through the host SB-XC package can be translated to
1017   ;; something on the target which refers to the same machinery
1018   ;; through the target COMMON-LISP package.
1019   (let ((p (find-package "SB-XC")))
1020     (when (eq package p)
1021       (setf package *cl-package*))
1022     (when (eq (symbol-package symbol) p)
1023       (setf symbol (intern (symbol-name symbol) *cl-package*))))
1024
1025   (let (;; Information about each cold-interned symbol is stored
1026         ;; in COLD-INTERN-INFO.
1027         ;;   (CAR COLD-INTERN-INFO) = descriptor of symbol
1028         ;;   (CDR COLD-INTERN-INFO) = list of packages, other than symbol's
1029         ;;                          own package, referring to symbol
1030         ;; (*COLD-PACKAGE-SYMBOLS* and *COLD-SYMBOLS* store basically the
1031         ;; same information, but with the mapping running the opposite way.)
1032         (cold-intern-info (get symbol 'cold-intern-info)))
1033     (unless cold-intern-info
1034       (cond ((eq (symbol-package symbol) package)
1035              (let ((handle (allocate-symbol (symbol-name symbol))))
1036                (setf (gethash (descriptor-bits handle) *cold-symbols*) symbol)
1037                (when (eq package *keyword-package*)
1038                  (cold-set handle handle))
1039                (setq cold-intern-info
1040                      (setf (get symbol 'cold-intern-info) (cons handle nil)))))
1041             (t
1042              (cold-intern symbol)
1043              (setq cold-intern-info (get symbol 'cold-intern-info)))))
1044     (unless (or (null package)
1045                 (member package (cdr cold-intern-info)))
1046       (push package (cdr cold-intern-info))
1047       (let* ((old-cps-entry (assoc package *cold-package-symbols*))
1048              (cps-entry (or old-cps-entry
1049                             (car (push (list package)
1050                                        *cold-package-symbols*)))))
1051         (unless old-cps-entry
1052           (/show "created *COLD-PACKAGE-SYMBOLS* entry for" package symbol))
1053         (push symbol (rest cps-entry))))
1054     (car cold-intern-info)))
1055
1056 ;;; Construct and return a value for use as *NIL-DESCRIPTOR*.
1057 (defun make-nil-descriptor ()
1058   (let* ((des (allocate-unboxed-object
1059                *static*
1060                sb!vm:n-word-bits
1061                sb!vm:symbol-size
1062                0))
1063          (result (make-descriptor (descriptor-high des)
1064                                   (+ (descriptor-low des)
1065                                      (* 2 sb!vm:n-word-bytes)
1066                                      (- sb!vm:list-pointer-lowtag
1067                                         sb!vm:other-pointer-lowtag)))))
1068     (write-wordindexed des
1069                        1
1070                        (make-other-immediate-descriptor
1071                         0
1072                         sb!vm:symbol-header-widetag))
1073     (write-wordindexed des
1074                        (+ 1 sb!vm:symbol-value-slot)
1075                        result)
1076     (write-wordindexed des
1077                        (+ 2 sb!vm:symbol-value-slot)
1078                        result)
1079     (write-wordindexed des
1080                        (+ 1 sb!vm:symbol-plist-slot)
1081                        result)
1082     (write-wordindexed des
1083                        (+ 1 sb!vm:symbol-name-slot)
1084                        ;; This is *DYNAMIC*, and DES is *STATIC*,
1085                        ;; because that's the way CMU CL did it; I'm
1086                        ;; not sure whether there's an underlying
1087                        ;; reason. -- WHN 1990826
1088                        (string-to-core "NIL" *dynamic*))
1089     (write-wordindexed des
1090                        (+ 1 sb!vm:symbol-package-slot)
1091                        result)
1092     (setf (get nil 'cold-intern-info)
1093           (cons result nil))
1094     (cold-intern nil)
1095     result))
1096
1097 ;;; Since the initial symbols must be allocated before we can intern
1098 ;;; anything else, we intern those here. We also set the value of T.
1099 (defun initialize-non-nil-symbols ()
1100   #!+sb-doc
1101   "Initialize the cold load symbol-hacking data structures."
1102   (let ((*cold-symbol-allocation-gspace* *static*))
1103     ;; Intern the others.
1104     (dolist (symbol sb!vm:*static-symbols*)
1105       (let* ((des (cold-intern symbol))
1106              (offset-wanted (sb!vm:static-symbol-offset symbol))
1107              (offset-found (- (descriptor-low des)
1108                               (descriptor-low *nil-descriptor*))))
1109         (unless (= offset-wanted offset-found)
1110           ;; FIXME: should be fatal
1111           (warn "Offset from ~S to ~S is ~W, not ~W"
1112                 symbol
1113                 nil
1114                 offset-found
1115                 offset-wanted))))
1116     ;; Establish the value of T.
1117     (let ((t-symbol (cold-intern t)))
1118       (cold-set t-symbol t-symbol))))
1119
1120 ;;; a helper function for FINISH-SYMBOLS: Return a cold alist suitable
1121 ;;; to be stored in *!INITIAL-LAYOUTS*.
1122 (defun cold-list-all-layouts ()
1123   (let ((result *nil-descriptor*))
1124     (maphash (lambda (key stuff)
1125                (cold-push (cold-cons (cold-intern key)
1126                                      (first stuff))
1127                           result))
1128              *cold-layouts*)
1129     result))
1130
1131 ;;; Establish initial values for magic symbols.
1132 ;;;
1133 ;;; Scan over all the symbols referenced in each package in
1134 ;;; *COLD-PACKAGE-SYMBOLS* making that for each one there's an
1135 ;;; appropriate entry in the *!INITIAL-SYMBOLS* data structure to
1136 ;;; intern it.
1137 (defun finish-symbols ()
1138
1139   ;; I think the point of setting these functions into SYMBOL-VALUEs
1140   ;; here, instead of using SYMBOL-FUNCTION, is that in CMU CL
1141   ;; SYMBOL-FUNCTION reduces to FDEFINITION, which is a pretty
1142   ;; hairy operation (involving globaldb.lisp etc.) which we don't
1143   ;; want to invoke early in cold init. -- WHN 2001-12-05
1144   ;;
1145   ;; FIXME: So OK, that's a reasonable reason to do something weird like
1146   ;; this, but this is still a weird thing to do, and we should change
1147   ;; the names to highlight that something weird is going on. Perhaps
1148   ;; *MAYBE-GC-FUN*, *INTERNAL-ERROR-FUN*, *HANDLE-BREAKPOINT-FUN*,
1149   ;; and *HANDLE-FUN-END-BREAKPOINT-FUN*...
1150   (macrolet ((frob (symbol)
1151                `(cold-set ',symbol
1152                           (cold-fdefinition-object (cold-intern ',symbol)))))
1153     (frob maybe-gc)
1154     (frob internal-error)
1155     (frob sb!di::handle-breakpoint)
1156     (frob sb!di::handle-fun-end-breakpoint))
1157
1158   (cold-set '*current-catch-block*          (make-fixnum-descriptor 0))
1159   (cold-set '*current-unwind-protect-block* (make-fixnum-descriptor 0))
1160   (cold-set '*eval-stack-top*               (make-fixnum-descriptor 0))
1161
1162   (cold-set '*free-interrupt-context-index* (make-fixnum-descriptor 0))
1163
1164   (cold-set '*!initial-layouts* (cold-list-all-layouts))
1165
1166   (/show "dumping packages" (mapcar #'car *cold-package-symbols*))
1167   (let ((initial-symbols *nil-descriptor*))
1168     (dolist (cold-package-symbols-entry *cold-package-symbols*)
1169       (let* ((cold-package (car cold-package-symbols-entry))
1170              (symbols (cdr cold-package-symbols-entry))
1171              (shadows (package-shadowing-symbols cold-package))
1172              (internal *nil-descriptor*)
1173              (external *nil-descriptor*)
1174              (imported-internal *nil-descriptor*)
1175              (imported-external *nil-descriptor*)
1176              (shadowing *nil-descriptor*))
1177         (/show "dumping" cold-package symbols)
1178
1179         ;; FIXME: Add assertions here to make sure that inappropriate stuff
1180         ;; isn't being dumped:
1181         ;;   * the CL-USER package
1182         ;;   * the SB-COLD package
1183         ;;   * any internal symbols in the CL package
1184         ;;   * basically any package other than CL, KEYWORD, or the packages
1185         ;;     in package-data-list.lisp-expr
1186         ;; and that the structure of the KEYWORD package (e.g. whether
1187         ;; any symbols are internal to it) matches what we want in the
1188         ;; target SBCL.
1189
1190         ;; FIXME: It seems possible that by looking at the contents of
1191         ;; packages in the target SBCL we could find which symbols in
1192         ;; package-data-lisp.lisp-expr are now obsolete. (If I
1193         ;; understand correctly, only symbols which actually have
1194         ;; definitions or which are otherwise referred to actually end
1195         ;; up in the target packages.)
1196
1197         (dolist (symbol symbols)
1198           (let ((handle (car (get symbol 'cold-intern-info)))
1199                 (imported-p (not (eq (symbol-package symbol) cold-package))))
1200             (multiple-value-bind (found where)
1201                 (find-symbol (symbol-name symbol) cold-package)
1202               (unless (and where (eq found symbol))
1203                 (error "The symbol ~S is not available in ~S."
1204                        symbol
1205                        cold-package))
1206               (when (memq symbol shadows)
1207                 (cold-push handle shadowing))
1208               (case where
1209                 (:internal (if imported-p
1210                                (cold-push handle imported-internal)
1211                                (cold-push handle internal)))
1212                 (:external (if imported-p
1213                                (cold-push handle imported-external)
1214                                (cold-push handle external)))))))
1215         (let ((r *nil-descriptor*))
1216           (cold-push shadowing r)
1217           (cold-push imported-external r)
1218           (cold-push imported-internal r)
1219           (cold-push external r)
1220           (cold-push internal r)
1221           (cold-push (make-make-package-args cold-package) r)
1222           ;; FIXME: It would be more space-efficient to use vectors
1223           ;; instead of lists here, and space-efficiency here would be
1224           ;; nice, since it would reduce the peak memory usage in
1225           ;; genesis and cold init.
1226           (cold-push r initial-symbols))))
1227     (cold-set '*!initial-symbols* initial-symbols))
1228
1229   (cold-set '*!initial-fdefn-objects* (list-all-fdefn-objects))
1230
1231   (cold-set '*!reversed-cold-toplevels* *current-reversed-cold-toplevels*)
1232
1233   #!+x86
1234   (progn
1235     (cold-set 'sb!vm::*fp-constant-0d0* (number-to-core 0d0))
1236     (cold-set 'sb!vm::*fp-constant-1d0* (number-to-core 1d0))
1237     (cold-set 'sb!vm::*fp-constant-0s0* (number-to-core 0s0))
1238     (cold-set 'sb!vm::*fp-constant-1s0* (number-to-core 1s0))
1239     #!+long-float
1240     (progn
1241       (cold-set 'sb!vm::*fp-constant-0l0* (number-to-core 0L0))
1242       (cold-set 'sb!vm::*fp-constant-1l0* (number-to-core 1L0))
1243       ;; FIXME: Why is initialization of PI conditional on LONG-FLOAT?
1244       ;; (ditto LG2, LN2, L2E, etc.)
1245       (cold-set 'sb!vm::*fp-constant-pi* (number-to-core pi))
1246       (cold-set 'sb!vm::*fp-constant-l2t* (number-to-core (log 10L0 2L0)))
1247       (cold-set 'sb!vm::*fp-constant-l2e*
1248             (number-to-core (log 2.718281828459045235360287471352662L0 2L0)))
1249       (cold-set 'sb!vm::*fp-constant-lg2* (number-to-core (log 2L0 10L0)))
1250       (cold-set 'sb!vm::*fp-constant-ln2*
1251             (number-to-core
1252              (log 2L0 2.718281828459045235360287471352662L0))))))
1253
1254 ;;; Make a cold list that can be used as the arg list to MAKE-PACKAGE in order
1255 ;;; to make a package that is similar to PKG.
1256 (defun make-make-package-args (pkg)
1257   (let* ((use *nil-descriptor*)
1258          (cold-nicknames *nil-descriptor*)
1259          (res *nil-descriptor*))
1260     (dolist (u (package-use-list pkg))
1261       (when (assoc u *cold-package-symbols*)
1262         (cold-push (string-to-core (package-name u)) use)))
1263     (let* ((pkg-name (package-name pkg))
1264            ;; Make the package nickname lists for the standard packages
1265            ;; be the minimum specified by ANSI, regardless of what value
1266            ;; the cross-compilation host happens to use.
1267            (warm-nicknames (cond ((string= pkg-name "COMMON-LISP")
1268                                   '("CL"))
1269                                  ((string= pkg-name "COMMON-LISP-USER")
1270                                   '("CL-USER"))
1271                                  ((string= pkg-name "KEYWORD")
1272                                   '())
1273                                  ;; For packages other than the
1274                                  ;; standard packages, the nickname
1275                                  ;; list was specified by our package
1276                                  ;; setup code, not by properties of
1277                                  ;; what cross-compilation host we
1278                                  ;; happened to use, and we can just
1279                                  ;; propagate it into the target.
1280                                  (t
1281                                   (package-nicknames pkg)))))
1282       (dolist (warm-nickname warm-nicknames)
1283         (cold-push (string-to-core warm-nickname) cold-nicknames)))
1284
1285     (cold-push (number-to-core (truncate (package-internal-symbol-count pkg)
1286                                          0.8))
1287                res)
1288     (cold-push (cold-intern :internal-symbols) res)
1289     (cold-push (number-to-core (truncate (package-external-symbol-count pkg)
1290                                          0.8))
1291                res)
1292     (cold-push (cold-intern :external-symbols) res)
1293
1294     (cold-push cold-nicknames res)
1295     (cold-push (cold-intern :nicknames) res)
1296
1297     (cold-push use res)
1298     (cold-push (cold-intern :use) res)
1299
1300     (cold-push (string-to-core (package-name pkg)) res)
1301     res))
1302 \f
1303 ;;;; functions and fdefinition objects
1304
1305 ;;; a hash table mapping from fdefinition names to descriptors of cold
1306 ;;; objects
1307 ;;;
1308 ;;; Note: Since fdefinition names can be lists like '(SETF FOO), and
1309 ;;; we want to have only one entry per name, this must be an 'EQUAL
1310 ;;; hash table, not the default 'EQL.
1311 (defvar *cold-fdefn-objects*)
1312
1313 (defvar *cold-fdefn-gspace* nil)
1314
1315 ;;; Given a cold representation of a symbol, return a warm
1316 ;;; representation. 
1317 (defun warm-symbol (des)
1318   ;; Note that COLD-INTERN is responsible for keeping the
1319   ;; *COLD-SYMBOLS* table up to date, so if DES happens to refer to an
1320   ;; uninterned symbol, the code below will fail. But as long as we
1321   ;; don't need to look up uninterned symbols during bootstrapping,
1322   ;; that's OK..
1323   (multiple-value-bind (symbol found-p)
1324       (gethash (descriptor-bits des) *cold-symbols*)
1325     (declare (type symbol symbol))
1326     (unless found-p
1327       (error "no warm symbol"))
1328     symbol))
1329   
1330 ;;; like CL:CAR, CL:CDR, and CL:NULL but for cold values
1331 (defun cold-car (des)
1332   (aver (= (descriptor-lowtag des) sb!vm:list-pointer-lowtag))
1333   (read-wordindexed des sb!vm:cons-car-slot))
1334 (defun cold-cdr (des)
1335   (aver (= (descriptor-lowtag des) sb!vm:list-pointer-lowtag))
1336   (read-wordindexed des sb!vm:cons-cdr-slot))
1337 (defun cold-null (des)
1338   (= (descriptor-bits des)
1339      (descriptor-bits *nil-descriptor*)))
1340   
1341 ;;; Given a cold representation of a function name, return a warm
1342 ;;; representation.
1343 (declaim (ftype (function (descriptor) (or symbol list)) warm-fun-name))
1344 (defun warm-fun-name (des)
1345   (let ((result
1346          (ecase (descriptor-lowtag des)
1347            (#.sb!vm:list-pointer-lowtag
1348             (aver (not (cold-null des))) ; function named NIL? please no..
1349             ;; Do cold (DESTRUCTURING-BIND (COLD-CAR COLD-CADR) DES ..).
1350             (let* ((car-des (cold-car des))
1351                    (cdr-des (cold-cdr des))
1352                    (cadr-des (cold-car cdr-des))
1353                    (cddr-des (cold-cdr cdr-des)))
1354               (aver (cold-null cddr-des))
1355               (list (warm-symbol car-des)
1356                     (warm-symbol cadr-des))))
1357            (#.sb!vm:other-pointer-lowtag
1358             (warm-symbol des)))))
1359     (unless (legal-fun-name-p result)
1360       (error "not a legal function name: ~S" result))
1361     result))
1362
1363 (defun cold-fdefinition-object (cold-name &optional leave-fn-raw)
1364   (declare (type descriptor cold-name))
1365   (let ((warm-name (warm-fun-name cold-name)))
1366     (or (gethash warm-name *cold-fdefn-objects*)
1367         (let ((fdefn (allocate-boxed-object (or *cold-fdefn-gspace* *dynamic*)
1368                                             (1- sb!vm:fdefn-size)
1369                                             sb!vm:other-pointer-lowtag)))
1370
1371           (setf (gethash warm-name *cold-fdefn-objects*) fdefn)
1372           (write-memory fdefn (make-other-immediate-descriptor
1373                                (1- sb!vm:fdefn-size) sb!vm:fdefn-widetag))
1374           (write-wordindexed fdefn sb!vm:fdefn-name-slot cold-name)
1375           (unless leave-fn-raw
1376             (write-wordindexed fdefn sb!vm:fdefn-fun-slot
1377                                *nil-descriptor*)
1378             (write-wordindexed fdefn
1379                                sb!vm:fdefn-raw-addr-slot
1380                                (make-random-descriptor
1381                                 (cold-foreign-symbol-address-as-integer
1382                                  "undefined_tramp"))))
1383           fdefn))))
1384
1385 ;;; Handle the at-cold-init-time, fset-for-static-linkage operation
1386 ;;; requested by FOP-FSET.
1387 (defun static-fset (cold-name defn)
1388   (declare (type descriptor cold-name))
1389   (let ((fdefn (cold-fdefinition-object cold-name t))
1390         (type (logand (descriptor-low (read-memory defn)) sb!vm:widetag-mask)))
1391     (write-wordindexed fdefn sb!vm:fdefn-fun-slot defn)
1392     (write-wordindexed fdefn
1393                        sb!vm:fdefn-raw-addr-slot
1394                        (ecase type
1395                          (#.sb!vm:simple-fun-header-widetag
1396                           #!+sparc
1397                           defn
1398                           #!-sparc
1399                           (make-random-descriptor
1400                            (+ (logandc2 (descriptor-bits defn)
1401                                         sb!vm:lowtag-mask)
1402                               (ash sb!vm:simple-fun-code-offset
1403                                    sb!vm:word-shift))))
1404                          (#.sb!vm:closure-header-widetag
1405                           (make-random-descriptor
1406                            (cold-foreign-symbol-address-as-integer "closure_tramp")))))
1407     fdefn))
1408
1409 (defun initialize-static-fns ()
1410   (let ((*cold-fdefn-gspace* *static*))
1411     (dolist (sym sb!vm:*static-funs*)
1412       (let* ((fdefn (cold-fdefinition-object (cold-intern sym)))
1413              (offset (- (+ (- (descriptor-low fdefn)
1414                               sb!vm:other-pointer-lowtag)
1415                            (* sb!vm:fdefn-raw-addr-slot sb!vm:n-word-bytes))
1416                         (descriptor-low *nil-descriptor*)))
1417              (desired (sb!vm:static-fun-offset sym)))
1418         (unless (= offset desired)
1419           ;; FIXME: should be fatal
1420           (warn "Offset from FDEFN ~S to ~S is ~W, not ~W."
1421                 sym nil offset desired))))))
1422
1423 (defun list-all-fdefn-objects ()
1424   (let ((result *nil-descriptor*))
1425     (maphash #'(lambda (key value)
1426                  (declare (ignore key))
1427                  (cold-push value result))
1428              *cold-fdefn-objects*)
1429     result))
1430 \f
1431 ;;;; fixups and related stuff
1432
1433 ;;; an EQUAL hash table
1434 (defvar *cold-foreign-symbol-table*)
1435 (declaim (type hash-table *cold-foreign-symbol-table*))
1436
1437 ;;; Read the sbcl.nm file to find the addresses for foreign-symbols in
1438 ;;; the C runtime.  
1439 (defun load-cold-foreign-symbol-table (filename)
1440   (with-open-file (file filename)
1441     (loop
1442       (let ((line (read-line file nil nil)))
1443         (unless line
1444           (return))
1445         ;; UNIX symbol tables might have tabs in them, and tabs are
1446         ;; not in Common Lisp STANDARD-CHAR, so there seems to be no
1447         ;; nice portable way to deal with them within Lisp, alas.
1448         ;; Fortunately, it's easy to use UNIX command line tools like
1449         ;; sed to remove the problem, so it's not too painful for us
1450         ;; to push responsibility for converting tabs to spaces out to
1451         ;; the caller.
1452         ;;
1453         ;; Other non-STANDARD-CHARs are problematic for the same reason.
1454         ;; Make sure that there aren't any..
1455         (let ((ch (find-if (lambda (char)
1456                              (not (typep char 'standard-char)))
1457                           line)))
1458           (when ch
1459             (error "non-STANDARD-CHAR ~S found in foreign symbol table:~%~S"
1460                    ch
1461                    line)))
1462         (setf line (string-trim '(#\space) line))
1463         (let ((p1 (position #\space line :from-end nil))
1464               (p2 (position #\space line :from-end t)))
1465           (if (not (and p1 p2 (< p1 p2)))
1466               ;; KLUDGE: It's too messy to try to understand all
1467               ;; possible output from nm, so we just punt the lines we
1468               ;; don't recognize. We realize that there's some chance
1469               ;; that might get us in trouble someday, so we warn
1470               ;; about it.
1471               (warn "ignoring unrecognized line ~S in ~A" line filename)
1472               (multiple-value-bind (value name)
1473                   (if (string= "0x" line :end2 2)
1474                       (values (parse-integer line :start 2 :end p1 :radix 16)
1475                               (subseq line (1+ p2)))
1476                       (values (parse-integer line :end p1 :radix 16)
1477                               (subseq line (1+ p2))))
1478                 (multiple-value-bind (old-value found)
1479                     (gethash name *cold-foreign-symbol-table*)
1480                   (when (and found
1481                              (not (= old-value value)))
1482                     (warn "redefining ~S from #X~X to #X~X"
1483                           name old-value value)))
1484                 (setf (gethash name *cold-foreign-symbol-table*) value))))))
1485     (values)))
1486
1487 (defun cold-foreign-symbol-address-as-integer (name)
1488   (or (find-foreign-symbol-in-table name *cold-foreign-symbol-table*)
1489       *foreign-symbol-placeholder-value*
1490       (progn
1491         (format *error-output* "~&The foreign symbol table is:~%")
1492         (maphash (lambda (k v)
1493                    (format *error-output* "~&~S = #X~8X~%" k v))
1494                  *cold-foreign-symbol-table*)
1495         (error "The foreign symbol ~S is undefined." name))))
1496
1497 (defvar *cold-assembler-routines*)
1498
1499 (defvar *cold-assembler-fixups*)
1500
1501 (defun record-cold-assembler-routine (name address)
1502   (/xhow "in RECORD-COLD-ASSEMBLER-ROUTINE" name address)
1503   (push (cons name address)
1504         *cold-assembler-routines*))
1505
1506 (defun record-cold-assembler-fixup (routine
1507                                     code-object
1508                                     offset
1509                                     &optional
1510                                     (kind :both))
1511   (push (list routine code-object offset kind)
1512         *cold-assembler-fixups*))
1513
1514 (defun lookup-assembler-reference (symbol)
1515   (let ((value (cdr (assoc symbol *cold-assembler-routines*))))
1516     ;; FIXME: Should this be ERROR instead of WARN?
1517     (unless value
1518       (warn "Assembler routine ~S not defined." symbol))
1519     value))
1520
1521 ;;; The x86 port needs to store code fixups along with code objects if
1522 ;;; they are to be moved, so fixups for code objects in the dynamic
1523 ;;; heap need to be noted.
1524 #!+x86
1525 (defvar *load-time-code-fixups*)
1526
1527 #!+x86
1528 (defun note-load-time-code-fixup (code-object offset value kind)
1529   ;; If CODE-OBJECT might be moved
1530   (when (= (gspace-identifier (descriptor-intuit-gspace code-object))
1531            dynamic-space-id)
1532     ;; FIXME: pushed thing should be a structure, not just a list
1533     (push (list code-object offset value kind) *load-time-code-fixups*))
1534   (values))
1535
1536 #!+x86
1537 (defun output-load-time-code-fixups ()
1538   (dolist (fixups *load-time-code-fixups*)
1539     (let ((code-object (first fixups))
1540           (offset (second fixups))
1541           (value (third fixups))
1542           (kind (fourth fixups)))
1543       (cold-push (cold-cons
1544                   (cold-intern :load-time-code-fixup)
1545                   (cold-cons
1546                    code-object
1547                    (cold-cons
1548                     (number-to-core offset)
1549                     (cold-cons
1550                      (number-to-core value)
1551                      (cold-cons
1552                       (cold-intern kind)
1553                       *nil-descriptor*)))))
1554                  *current-reversed-cold-toplevels*))))
1555
1556 ;;; Given a pointer to a code object and an offset relative to the
1557 ;;; tail of the code object's header, return an offset relative to the
1558 ;;; (beginning of the) code object.
1559 ;;;
1560 ;;; FIXME: It might be clearer to reexpress
1561 ;;;    (LET ((X (CALC-OFFSET CODE-OBJECT OFFSET0))) ..)
1562 ;;; as
1563 ;;;    (LET ((X (+ OFFSET0 (CODE-OBJECT-HEADER-N-BYTES CODE-OBJECT)))) ..).
1564 (declaim (ftype (function (descriptor sb!vm:word)) calc-offset))
1565 (defun calc-offset (code-object offset-from-tail-of-header)
1566   (let* ((header (read-memory code-object))
1567          (header-n-words (ash (descriptor-bits header)
1568                               (- sb!vm:n-widetag-bits)))
1569          (header-n-bytes (ash header-n-words sb!vm:word-shift))
1570          (result (+ offset-from-tail-of-header header-n-bytes)))
1571     result))
1572
1573 (declaim (ftype (function (descriptor sb!vm:word sb!vm:word keyword))
1574                 do-cold-fixup))
1575 (defun do-cold-fixup (code-object after-header value kind)
1576   (let* ((offset-within-code-object (calc-offset code-object after-header))
1577          (gspace-bytes (descriptor-bytes code-object))
1578          (gspace-byte-offset (+ (descriptor-byte-offset code-object)
1579                                 offset-within-code-object))
1580          (gspace-byte-address (gspace-byte-address
1581                                (descriptor-gspace code-object))))
1582     (ecase +backend-fasl-file-implementation+
1583       ;; See CMU CL source for other formerly-supported architectures
1584       ;; (and note that you have to rewrite them to use VECTOR-REF
1585       ;; unstead of SAP-REF).
1586       (:alpha
1587          (ecase kind
1588          (:jmp-hint
1589           (assert (zerop (ldb (byte 2 0) value)))
1590           #+nil ;; was commented out in cmucl source too.  Don't know what
1591           ;; it does   -dan 2001.05.03
1592             (setf (sap-ref-16 sap 0)
1593                 (logior (sap-ref-16 sap 0) (ldb (byte 14 0) (ash value -2)))))
1594          (:bits-63-48
1595           (let* ((value (if (logbitp 15 value) (+ value (ash 1 16)) value))
1596                  (value (if (logbitp 31 value) (+ value (ash 1 32)) value))
1597                  (value (if (logbitp 47 value) (+ value (ash 1 48)) value)))
1598             (setf (byte-vector-ref-8 gspace-bytes gspace-byte-offset)
1599                   (ldb (byte 8 48) value)
1600                   (byte-vector-ref-8 gspace-bytes (1+ gspace-byte-offset))
1601                   (ldb (byte 8 56) value))))
1602          (:bits-47-32
1603           (let* ((value (if (logbitp 15 value) (+ value (ash 1 16)) value))
1604                  (value (if (logbitp 31 value) (+ value (ash 1 32)) value)))
1605             (setf (byte-vector-ref-8 gspace-bytes gspace-byte-offset)
1606                   (ldb (byte 8 32) value)
1607                   (byte-vector-ref-8 gspace-bytes (1+ gspace-byte-offset))
1608                   (ldb (byte 8 40) value))))
1609          (:ldah
1610           (let ((value (if (logbitp 15 value) (+ value (ash 1 16)) value)))
1611             (setf (byte-vector-ref-8 gspace-bytes gspace-byte-offset)
1612                   (ldb (byte 8 16) value)
1613                   (byte-vector-ref-8 gspace-bytes (1+ gspace-byte-offset))
1614                   (ldb (byte 8 24) value))))
1615          (:lda
1616           (setf (byte-vector-ref-8 gspace-bytes gspace-byte-offset)
1617                 (ldb (byte 8 0) value)
1618                 (byte-vector-ref-8 gspace-bytes (1+ gspace-byte-offset))
1619                 (ldb (byte 8 8) value)))))
1620       (:x86
1621        (let* ((un-fixed-up (byte-vector-ref-32 gspace-bytes
1622                                                gspace-byte-offset))
1623               (code-object-start-addr (logandc2 (descriptor-bits code-object)
1624                                                 sb!vm:lowtag-mask)))
1625          (assert (= code-object-start-addr
1626                   (+ gspace-byte-address
1627                      (descriptor-byte-offset code-object))))
1628          (ecase kind
1629            (:absolute
1630             (let ((fixed-up (+ value un-fixed-up)))
1631               (setf (byte-vector-ref-32 gspace-bytes gspace-byte-offset)
1632                     fixed-up)
1633               ;; comment from CMU CL sources:
1634               ;;
1635               ;; Note absolute fixups that point within the object.
1636               ;; KLUDGE: There seems to be an implicit assumption in
1637               ;; the old CMU CL code here, that if it doesn't point
1638               ;; before the object, it must point within the object
1639               ;; (not beyond it). It would be good to add an
1640               ;; explanation of why that's true, or an assertion that
1641               ;; it's really true, or both.
1642               (unless (< fixed-up code-object-start-addr)
1643                 (note-load-time-code-fixup code-object
1644                                            after-header
1645                                            value
1646                                            kind))))
1647            (:relative ; (used for arguments to X86 relative CALL instruction)
1648             (let ((fixed-up (- (+ value un-fixed-up)
1649                                gspace-byte-address
1650                                gspace-byte-offset
1651                                sb!vm:n-word-bytes))) ; length of CALL argument
1652               (setf (byte-vector-ref-32 gspace-bytes gspace-byte-offset)
1653                     fixed-up)
1654               ;; Note relative fixups that point outside the code
1655               ;; object, which is to say all relative fixups, since
1656               ;; relative addressing within a code object never needs
1657               ;; a fixup.
1658               (note-load-time-code-fixup code-object
1659                                          after-header
1660                                          value
1661                                          kind)))))) ))
1662   (values))
1663
1664 (defun resolve-assembler-fixups ()
1665   (dolist (fixup *cold-assembler-fixups*)
1666     (let* ((routine (car fixup))
1667            (value (lookup-assembler-reference routine)))
1668       (when value
1669         (do-cold-fixup (second fixup) (third fixup) value (fourth fixup))))))
1670
1671 ;;; *COLD-FOREIGN-SYMBOL-TABLE* becomes *!INITIAL-FOREIGN-SYMBOLS* in
1672 ;;; the core. When the core is loaded, !LOADER-COLD-INIT uses this to
1673 ;;; create *STATIC-FOREIGN-SYMBOLS*, which the code in
1674 ;;; target-load.lisp refers to.
1675 (defun linkage-info-to-core ()
1676   (let ((result *nil-descriptor*))
1677     (maphash (lambda (symbol value)
1678                (cold-push (cold-cons (string-to-core symbol)
1679                                      (number-to-core value))
1680                           result))
1681              *cold-foreign-symbol-table*)
1682     (cold-set (cold-intern '*!initial-foreign-symbols*) result))
1683   (let ((result *nil-descriptor*))
1684     (dolist (rtn *cold-assembler-routines*)
1685       (cold-push (cold-cons (cold-intern (car rtn))
1686                             (number-to-core (cdr rtn)))
1687                  result))
1688     (cold-set (cold-intern '*!initial-assembler-routines*) result)))
1689 \f
1690 ;;;; general machinery for cold-loading FASL files
1691
1692 ;;; FOP functions for cold loading
1693 (defvar *cold-fop-functions*
1694   ;; We start out with a copy of the ordinary *FOP-FUNCTIONS*. The
1695   ;; ones which aren't appropriate for cold load will be destructively
1696   ;; modified.
1697   (copy-seq *fop-functions*))
1698
1699 (defvar *normal-fop-functions*)
1700
1701 ;;; Cause a fop to have a special definition for cold load.
1702 ;;; 
1703 ;;; This is similar to DEFINE-FOP, but unlike DEFINE-FOP, this version
1704 ;;;   (1) looks up the code for this name (created by a previous
1705 ;;        DEFINE-FOP) instead of creating a code, and
1706 ;;;   (2) stores its definition in the *COLD-FOP-FUNCTIONS* vector,
1707 ;;;       instead of storing in the *FOP-FUNCTIONS* vector.
1708 (defmacro define-cold-fop ((name &optional (pushp t)) &rest forms)
1709   (aver (member pushp '(nil t :nope)))
1710   (let ((code (get name 'fop-code))
1711         (fname (symbolicate "COLD-" name)))
1712     (unless code
1713       (error "~S is not a defined FOP." name))
1714     `(progn
1715        (defun ,fname ()
1716          ,@(if (eq pushp :nope)
1717              forms
1718              `((with-fop-stack ,pushp ,@forms))))
1719        (setf (svref *cold-fop-functions* ,code) #',fname))))
1720
1721 (defmacro clone-cold-fop ((name &optional (pushp t)) (small-name) &rest forms)
1722   (aver (member pushp '(nil t :nope)))
1723   `(progn
1724     (macrolet ((clone-arg () '(read-arg 4)))
1725       (define-cold-fop (,name ,pushp) ,@forms))
1726     (macrolet ((clone-arg () '(read-arg 1)))
1727       (define-cold-fop (,small-name ,pushp) ,@forms))))
1728
1729 ;;; Cause a fop to be undefined in cold load.
1730 (defmacro not-cold-fop (name)
1731   `(define-cold-fop (,name)
1732      (error "The fop ~S is not supported in cold load." ',name)))
1733
1734 ;;; COLD-LOAD loads stuff into the core image being built by calling
1735 ;;; LOAD-AS-FASL with the fop function table rebound to a table of cold
1736 ;;; loading functions.
1737 (defun cold-load (filename)
1738   #!+sb-doc
1739   "Load the file named by FILENAME into the cold load image being built."
1740   (let* ((*normal-fop-functions* *fop-functions*)
1741          (*fop-functions* *cold-fop-functions*)
1742          (*cold-load-filename* (etypecase filename
1743                                  (string filename)
1744                                  (pathname (namestring filename)))))
1745     (with-open-file (s filename :element-type '(unsigned-byte 8))
1746       (load-as-fasl s nil nil))))
1747 \f
1748 ;;;; miscellaneous cold fops
1749
1750 (define-cold-fop (fop-misc-trap) *unbound-marker*)
1751
1752 (define-cold-fop (fop-character)
1753   (make-character-descriptor (read-arg 3)))
1754 (define-cold-fop (fop-short-character)
1755   (make-character-descriptor (read-arg 1)))
1756
1757 (define-cold-fop (fop-empty-list) *nil-descriptor*)
1758 (define-cold-fop (fop-truth) (cold-intern t))
1759
1760 (define-cold-fop (fop-normal-load :nope)
1761   (setq *fop-functions* *normal-fop-functions*))
1762
1763 (define-fop (fop-maybe-cold-load 82 :nope)
1764   (when *cold-load-filename*
1765     (setq *fop-functions* *cold-fop-functions*)))
1766
1767 (define-cold-fop (fop-maybe-cold-load :nope))
1768
1769 (clone-cold-fop (fop-struct)
1770                 (fop-small-struct)
1771   (let* ((size (clone-arg))
1772          (result (allocate-boxed-object *dynamic*
1773                                         (1+ size)
1774                                         sb!vm:instance-pointer-lowtag)))
1775     (write-memory result (make-other-immediate-descriptor
1776                           size sb!vm:instance-header-widetag))
1777     (do ((index (1- size) (1- index)))
1778         ((minusp index))
1779       (declare (fixnum index))
1780       (write-wordindexed result
1781                          (+ index sb!vm:instance-slots-offset)
1782                          (pop-stack)))
1783     result))
1784
1785 (define-cold-fop (fop-layout)
1786   (let* ((length-des (pop-stack))
1787          (depthoid-des (pop-stack))
1788          (cold-inherits (pop-stack))
1789          (name (pop-stack))
1790          (old (gethash name *cold-layouts*)))
1791     (declare (type descriptor length-des depthoid-des cold-inherits))
1792     (declare (type symbol name))
1793     ;; If a layout of this name has been defined already
1794     (if old
1795       ;; Enforce consistency between the previous definition and the
1796       ;; current definition, then return the previous definition.
1797       (destructuring-bind
1798           ;; FIXME: This would be more maintainable if we used
1799           ;; DEFSTRUCT (:TYPE LIST) to define COLD-LAYOUT. -- WHN 19990825
1800           (old-layout-descriptor
1801            old-name
1802            old-length
1803            old-inherits-list
1804            old-depthoid)
1805           old
1806         (declare (type descriptor old-layout-descriptor))
1807         (declare (type index old-length))
1808         (declare (type fixnum old-depthoid))
1809         (declare (type list old-inherits-list))
1810         (aver (eq name old-name))
1811         (let ((length (descriptor-fixnum length-des))
1812               (inherits-list (listify-cold-inherits cold-inherits))
1813               (depthoid (descriptor-fixnum depthoid-des)))
1814           (unless (= length old-length)
1815             (error "cold loading a reference to class ~S when the compile~%~
1816                    time length was ~S and current length is ~S"
1817                    name
1818                    length
1819                    old-length))
1820           (unless (equal inherits-list old-inherits-list)
1821             (error "cold loading a reference to class ~S when the compile~%~
1822                    time inherits were ~S~%~
1823                    and current inherits are ~S"
1824                    name
1825                    inherits-list
1826                    old-inherits-list))
1827           (unless (= depthoid old-depthoid)
1828             (error "cold loading a reference to class ~S when the compile~%~
1829                    time inheritance depthoid was ~S and current inheritance~%~
1830                    depthoid is ~S"
1831                    name
1832                    depthoid
1833                    old-depthoid)))
1834         old-layout-descriptor)
1835       ;; Make a new definition from scratch.
1836       (make-cold-layout name length-des cold-inherits depthoid-des))))
1837 \f
1838 ;;;; cold fops for loading symbols
1839
1840 ;;; Load a symbol SIZE characters long from *FASL-INPUT-STREAM* and
1841 ;;; intern that symbol in PACKAGE.
1842 (defun cold-load-symbol (size package)
1843   (let ((string (make-string size)))
1844     (read-string-as-bytes *fasl-input-stream* string)
1845     (cold-intern (intern string package) package)))
1846
1847 (macrolet ((frob (name pname-len package-len)
1848              `(define-cold-fop (,name)
1849                 (let ((index (read-arg ,package-len)))
1850                   (push-fop-table
1851                    (cold-load-symbol (read-arg ,pname-len)
1852                                      (svref *current-fop-table* index)))))))
1853   (frob fop-symbol-in-package-save 4 4)
1854   (frob fop-small-symbol-in-package-save 1 4)
1855   (frob fop-symbol-in-byte-package-save 4 1)
1856   (frob fop-small-symbol-in-byte-package-save 1 1))
1857
1858 (clone-cold-fop (fop-lisp-symbol-save)
1859                 (fop-lisp-small-symbol-save)
1860   (push-fop-table (cold-load-symbol (clone-arg) *cl-package*)))
1861
1862 (clone-cold-fop (fop-keyword-symbol-save)
1863                 (fop-keyword-small-symbol-save)
1864   (push-fop-table (cold-load-symbol (clone-arg) *keyword-package*)))
1865
1866 (clone-cold-fop (fop-uninterned-symbol-save)
1867                 (fop-uninterned-small-symbol-save)
1868   (let* ((size (clone-arg))
1869          (name (make-string size)))
1870     (read-string-as-bytes *fasl-input-stream* name)
1871     (let ((symbol-des (allocate-symbol name)))
1872       (push-fop-table symbol-des))))
1873 \f
1874 ;;;; cold fops for loading lists
1875
1876 ;;; Make a list of the top LENGTH things on the fop stack. The last
1877 ;;; cdr of the list is set to LAST.
1878 (defmacro cold-stack-list (length last)
1879   `(do* ((index ,length (1- index))
1880          (result ,last (cold-cons (pop-stack) result)))
1881         ((= index 0) result)
1882      (declare (fixnum index))))
1883
1884 (define-cold-fop (fop-list)
1885   (cold-stack-list (read-arg 1) *nil-descriptor*))
1886 (define-cold-fop (fop-list*)
1887   (cold-stack-list (read-arg 1) (pop-stack)))
1888 (define-cold-fop (fop-list-1)
1889   (cold-stack-list 1 *nil-descriptor*))
1890 (define-cold-fop (fop-list-2)
1891   (cold-stack-list 2 *nil-descriptor*))
1892 (define-cold-fop (fop-list-3)
1893   (cold-stack-list 3 *nil-descriptor*))
1894 (define-cold-fop (fop-list-4)
1895   (cold-stack-list 4 *nil-descriptor*))
1896 (define-cold-fop (fop-list-5)
1897   (cold-stack-list 5 *nil-descriptor*))
1898 (define-cold-fop (fop-list-6)
1899   (cold-stack-list 6 *nil-descriptor*))
1900 (define-cold-fop (fop-list-7)
1901   (cold-stack-list 7 *nil-descriptor*))
1902 (define-cold-fop (fop-list-8)
1903   (cold-stack-list 8 *nil-descriptor*))
1904 (define-cold-fop (fop-list*-1)
1905   (cold-stack-list 1 (pop-stack)))
1906 (define-cold-fop (fop-list*-2)
1907   (cold-stack-list 2 (pop-stack)))
1908 (define-cold-fop (fop-list*-3)
1909   (cold-stack-list 3 (pop-stack)))
1910 (define-cold-fop (fop-list*-4)
1911   (cold-stack-list 4 (pop-stack)))
1912 (define-cold-fop (fop-list*-5)
1913   (cold-stack-list 5 (pop-stack)))
1914 (define-cold-fop (fop-list*-6)
1915   (cold-stack-list 6 (pop-stack)))
1916 (define-cold-fop (fop-list*-7)
1917   (cold-stack-list 7 (pop-stack)))
1918 (define-cold-fop (fop-list*-8)
1919   (cold-stack-list 8 (pop-stack)))
1920 \f
1921 ;;;; cold fops for loading vectors
1922
1923 (clone-cold-fop (fop-string)
1924                 (fop-small-string)
1925   (let* ((len (clone-arg))
1926          (string (make-string len)))
1927     (read-string-as-bytes *fasl-input-stream* string)
1928     (string-to-core string)))
1929
1930 (clone-cold-fop (fop-vector)
1931                 (fop-small-vector)
1932   (let* ((size (clone-arg))
1933          (result (allocate-vector-object *dynamic*
1934                                          sb!vm:n-word-bits
1935                                          size
1936                                          sb!vm:simple-vector-widetag)))
1937     (do ((index (1- size) (1- index)))
1938         ((minusp index))
1939       (declare (fixnum index))
1940       (write-wordindexed result
1941                          (+ index sb!vm:vector-data-offset)
1942                          (pop-stack)))
1943     result))
1944
1945 (define-cold-fop (fop-int-vector)
1946   (let* ((len (read-arg 4))
1947          (sizebits (read-arg 1))
1948          (type (case sizebits
1949                  (1 sb!vm:simple-bit-vector-widetag)
1950                  (2 sb!vm:simple-array-unsigned-byte-2-widetag)
1951                  (4 sb!vm:simple-array-unsigned-byte-4-widetag)
1952                  (8 sb!vm:simple-array-unsigned-byte-8-widetag)
1953                  (16 sb!vm:simple-array-unsigned-byte-16-widetag)
1954                  (32 sb!vm:simple-array-unsigned-byte-32-widetag)
1955                  (t (error "losing element size: ~W" sizebits))))
1956          (result (allocate-vector-object *dynamic* sizebits len type))
1957          (start (+ (descriptor-byte-offset result)
1958                    (ash sb!vm:vector-data-offset sb!vm:word-shift)))
1959          (end (+ start
1960                  (ceiling (* len sizebits)
1961                           sb!vm:n-byte-bits))))
1962     (read-sequence-or-die (descriptor-bytes result)
1963                           *fasl-input-stream*
1964                           :start start
1965                           :end end)
1966     result))
1967
1968 (define-cold-fop (fop-single-float-vector)
1969   (let* ((len (read-arg 4))
1970          (result (allocate-vector-object
1971                   *dynamic*
1972                   sb!vm:n-word-bits
1973                   len
1974                   sb!vm:simple-array-single-float-widetag))
1975          (start (+ (descriptor-byte-offset result)
1976                    (ash sb!vm:vector-data-offset sb!vm:word-shift)))
1977          (end (+ start (* len sb!vm:n-word-bytes))))
1978     (read-sequence-or-die (descriptor-bytes result)
1979                           *fasl-input-stream*
1980                           :start start
1981                           :end end)
1982     result))
1983
1984 (not-cold-fop fop-double-float-vector)
1985 #!+long-float (not-cold-fop fop-long-float-vector)
1986 (not-cold-fop fop-complex-single-float-vector)
1987 (not-cold-fop fop-complex-double-float-vector)
1988 #!+long-float (not-cold-fop fop-complex-long-float-vector)
1989
1990 (define-cold-fop (fop-array)
1991   (let* ((rank (read-arg 4))
1992          (data-vector (pop-stack))
1993          (result (allocate-boxed-object *dynamic*
1994                                         (+ sb!vm:array-dimensions-offset rank)
1995                                         sb!vm:other-pointer-lowtag)))
1996     (write-memory result
1997                   (make-other-immediate-descriptor rank
1998                                                    sb!vm:simple-array-widetag))
1999     (write-wordindexed result sb!vm:array-fill-pointer-slot *nil-descriptor*)
2000     (write-wordindexed result sb!vm:array-data-slot data-vector)
2001     (write-wordindexed result sb!vm:array-displacement-slot *nil-descriptor*)
2002     (write-wordindexed result sb!vm:array-displaced-p-slot *nil-descriptor*)
2003     (let ((total-elements 1))
2004       (dotimes (axis rank)
2005         (let ((dim (pop-stack)))
2006           (unless (or (= (descriptor-lowtag dim) sb!vm:even-fixnum-lowtag)
2007                       (= (descriptor-lowtag dim) sb!vm:odd-fixnum-lowtag))
2008             (error "non-fixnum dimension? (~S)" dim))
2009           (setf total-elements
2010                 (* total-elements
2011                    (logior (ash (descriptor-high dim)
2012                                 (- descriptor-low-bits
2013                                    (1- sb!vm:n-lowtag-bits)))
2014                            (ash (descriptor-low dim)
2015                                 (- 1 sb!vm:n-lowtag-bits)))))
2016           (write-wordindexed result
2017                              (+ sb!vm:array-dimensions-offset axis)
2018                              dim)))
2019       (write-wordindexed result
2020                          sb!vm:array-elements-slot
2021                          (make-fixnum-descriptor total-elements)))
2022     result))
2023 \f
2024 ;;;; cold fops for loading numbers
2025
2026 (defmacro define-cold-number-fop (fop)
2027   `(define-cold-fop (,fop :nope)
2028      ;; Invoke the ordinary warm version of this fop to push the
2029      ;; number.
2030      (,fop)
2031      ;; Replace the warm fop result with the cold image of the warm
2032      ;; fop result.
2033      (with-fop-stack t
2034        (let ((number (pop-stack)))
2035          (number-to-core number)))))
2036
2037 (define-cold-number-fop fop-single-float)
2038 (define-cold-number-fop fop-double-float)
2039 (define-cold-number-fop fop-integer)
2040 (define-cold-number-fop fop-small-integer)
2041 (define-cold-number-fop fop-word-integer)
2042 (define-cold-number-fop fop-byte-integer)
2043 (define-cold-number-fop fop-complex-single-float)
2044 (define-cold-number-fop fop-complex-double-float)
2045
2046 #!+long-float
2047 (define-cold-fop (fop-long-float)
2048   (ecase +backend-fasl-file-implementation+
2049     (:x86 ; (which has 80-bit long-float format)
2050      (prepare-for-fast-read-byte *fasl-input-stream*
2051        (let* ((des (allocate-unboxed-object *dynamic* sb!vm:n-word-bits
2052                                             (1- sb!vm:long-float-size)
2053                                             sb!vm:long-float-widetag))
2054               (low-bits (make-random-descriptor (fast-read-u-integer 4)))
2055               (high-bits (make-random-descriptor (fast-read-u-integer 4)))
2056               (exp-bits (make-random-descriptor (fast-read-s-integer 2))))
2057          (done-with-fast-read-byte)
2058          (write-wordindexed des sb!vm:long-float-value-slot low-bits)
2059          (write-wordindexed des (1+ sb!vm:long-float-value-slot) high-bits)
2060          (write-wordindexed des (+ 2 sb!vm:long-float-value-slot) exp-bits)
2061          des)))
2062     ;; This was supported in CMU CL, but isn't currently supported in
2063     ;; SBCL.
2064     #+nil
2065     (#.sb!c:sparc-fasl-file-implementation ; 128 bit long-float format
2066      (prepare-for-fast-read-byte *fasl-input-stream*
2067        (let* ((des (allocate-unboxed-object *dynamic* sb!vm:n-word-bits
2068                                             (1- sb!vm:long-float-size)
2069                                             sb!vm:long-float-widetag))
2070               (low-bits (make-random-descriptor (fast-read-u-integer 4)))
2071               (mid-bits (make-random-descriptor (fast-read-u-integer 4)))
2072               (high-bits (make-random-descriptor (fast-read-u-integer 4)))
2073               (exp-bits (make-random-descriptor (fast-read-s-integer 4))))
2074          (done-with-fast-read-byte)
2075          (write-wordindexed des sb!vm:long-float-value-slot exp-bits)
2076          (write-wordindexed des (1+ sb!vm:long-float-value-slot) high-bits)
2077          (write-wordindexed des (+ 2 sb!vm:long-float-value-slot) mid-bits)
2078          (write-wordindexed des (+ 3 sb!vm:long-float-value-slot) low-bits)
2079          des)))))
2080
2081 #!+long-float
2082 (define-cold-fop (fop-complex-long-float)
2083   (ecase +backend-fasl-file-implementation+
2084     (:x86 ; (which has 80-bit long-float format)
2085      (prepare-for-fast-read-byte *fasl-input-stream*
2086        (let* ((des (allocate-unboxed-object *dynamic* sb!vm:n-word-bits
2087                                             (1- sb!vm:complex-long-float-size)
2088                                             sb!vm:complex-long-float-widetag))
2089               (real-low-bits (make-random-descriptor (fast-read-u-integer 4)))
2090               (real-high-bits (make-random-descriptor (fast-read-u-integer 4)))
2091               (real-exp-bits (make-random-descriptor (fast-read-s-integer 2)))
2092               (imag-low-bits (make-random-descriptor (fast-read-u-integer 4)))
2093               (imag-high-bits (make-random-descriptor (fast-read-u-integer 4)))
2094               (imag-exp-bits (make-random-descriptor (fast-read-s-integer 2))))
2095          (done-with-fast-read-byte)
2096          (write-wordindexed des
2097                             sb!vm:complex-long-float-real-slot
2098                             real-low-bits)
2099          (write-wordindexed des
2100                             (1+ sb!vm:complex-long-float-real-slot)
2101                             real-high-bits)
2102          (write-wordindexed des
2103                             (+ 2 sb!vm:complex-long-float-real-slot)
2104                             real-exp-bits)
2105          (write-wordindexed des
2106                             sb!vm:complex-long-float-imag-slot
2107                             imag-low-bits)
2108          (write-wordindexed des
2109                             (1+ sb!vm:complex-long-float-imag-slot)
2110                             imag-high-bits)
2111          (write-wordindexed des
2112                             (+ 2 sb!vm:complex-long-float-imag-slot)
2113                             imag-exp-bits)
2114          des)))
2115     ;; This was supported in CMU CL, but isn't currently supported in SBCL.
2116     #+nil
2117     (#.sb!c:sparc-fasl-file-implementation ; 128 bit long-float format
2118      (prepare-for-fast-read-byte *fasl-input-stream*
2119        (let* ((des (allocate-unboxed-object *dynamic* sb!vm:n-word-bits
2120                                             (1- sb!vm:complex-long-float-size)
2121                                             sb!vm:complex-long-float-widetag))
2122               (real-low-bits (make-random-descriptor (fast-read-u-integer 4)))
2123               (real-mid-bits (make-random-descriptor (fast-read-u-integer 4)))
2124               (real-high-bits (make-random-descriptor (fast-read-u-integer 4)))
2125               (real-exp-bits (make-random-descriptor (fast-read-s-integer 4)))
2126               (imag-low-bits (make-random-descriptor (fast-read-u-integer 4)))
2127               (imag-mid-bits (make-random-descriptor (fast-read-u-integer 4)))
2128               (imag-high-bits (make-random-descriptor (fast-read-u-integer 4)))
2129               (imag-exp-bits (make-random-descriptor (fast-read-s-integer 4))))
2130          (done-with-fast-read-byte)
2131          (write-wordindexed des
2132                             sb!vm:complex-long-float-real-slot
2133                             real-exp-bits)
2134          (write-wordindexed des
2135                             (1+ sb!vm:complex-long-float-real-slot)
2136                             real-high-bits)
2137          (write-wordindexed des
2138                             (+ 2 sb!vm:complex-long-float-real-slot)
2139                             real-mid-bits)
2140          (write-wordindexed des
2141                             (+ 3 sb!vm:complex-long-float-real-slot)
2142                             real-low-bits)
2143          (write-wordindexed des
2144                             sb!vm:complex-long-float-real-slot
2145                             imag-exp-bits)
2146          (write-wordindexed des
2147                             (1+ sb!vm:complex-long-float-real-slot)
2148                             imag-high-bits)
2149          (write-wordindexed des
2150                             (+ 2 sb!vm:complex-long-float-real-slot)
2151                             imag-mid-bits)
2152          (write-wordindexed des
2153                             (+ 3 sb!vm:complex-long-float-real-slot)
2154                             imag-low-bits)
2155          des)))))
2156
2157 (define-cold-fop (fop-ratio)
2158   (let ((den (pop-stack)))
2159     (number-pair-to-core (pop-stack) den sb!vm:ratio-widetag)))
2160
2161 (define-cold-fop (fop-complex)
2162   (let ((im (pop-stack)))
2163     (number-pair-to-core (pop-stack) im sb!vm:complex-widetag)))
2164 \f
2165 ;;;; cold fops for calling (or not calling)
2166
2167 (not-cold-fop fop-eval)
2168 (not-cold-fop fop-eval-for-effect)
2169
2170 (defvar *load-time-value-counter*)
2171
2172 (define-cold-fop (fop-funcall)
2173   (unless (= (read-arg 1) 0)
2174     (error "You can't FOP-FUNCALL arbitrary stuff in cold load."))
2175   (let ((counter *load-time-value-counter*))
2176     (cold-push (cold-cons
2177                 (cold-intern :load-time-value)
2178                 (cold-cons
2179                  (pop-stack)
2180                  (cold-cons
2181                   (number-to-core counter)
2182                   *nil-descriptor*)))
2183                *current-reversed-cold-toplevels*)
2184     (setf *load-time-value-counter* (1+ counter))
2185     (make-descriptor 0 0 nil counter)))
2186
2187 (defun finalize-load-time-value-noise ()
2188   (cold-set (cold-intern '*!load-time-values*)
2189             (allocate-vector-object *dynamic*
2190                                     sb!vm:n-word-bits
2191                                     *load-time-value-counter*
2192                                     sb!vm:simple-vector-widetag)))
2193
2194 (define-cold-fop (fop-funcall-for-effect nil)
2195   (if (= (read-arg 1) 0)
2196       (cold-push (pop-stack)
2197                  *current-reversed-cold-toplevels*)
2198       (error "You can't FOP-FUNCALL arbitrary stuff in cold load.")))
2199 \f
2200 ;;;; cold fops for fixing up circularities
2201
2202 (define-cold-fop (fop-rplaca nil)
2203   (let ((obj (svref *current-fop-table* (read-arg 4)))
2204         (idx (read-arg 4)))
2205     (write-memory (cold-nthcdr idx obj) (pop-stack))))
2206
2207 (define-cold-fop (fop-rplacd nil)
2208   (let ((obj (svref *current-fop-table* (read-arg 4)))
2209         (idx (read-arg 4)))
2210     (write-wordindexed (cold-nthcdr idx obj) 1 (pop-stack))))
2211
2212 (define-cold-fop (fop-svset nil)
2213   (let ((obj (svref *current-fop-table* (read-arg 4)))
2214         (idx (read-arg 4)))
2215     (write-wordindexed obj
2216                    (+ idx
2217                       (ecase (descriptor-lowtag obj)
2218                         (#.sb!vm:instance-pointer-lowtag 1)
2219                         (#.sb!vm:other-pointer-lowtag 2)))
2220                    (pop-stack))))
2221
2222 (define-cold-fop (fop-structset nil)
2223   (let ((obj (svref *current-fop-table* (read-arg 4)))
2224         (idx (read-arg 4)))
2225     (write-wordindexed obj (1+ idx) (pop-stack))))
2226
2227 (define-cold-fop (fop-nthcdr t)
2228   (cold-nthcdr (read-arg 4) (pop-stack)))
2229
2230 (defun cold-nthcdr (index obj)
2231   (dotimes (i index)
2232     (setq obj (read-wordindexed obj 1)))
2233   obj)
2234 \f
2235 ;;;; cold fops for loading code objects and functions
2236
2237 ;;; the names of things which have had COLD-FSET used on them already
2238 ;;; (used to make sure that we don't try to statically link a name to
2239 ;;; more than one definition)
2240 (defparameter *cold-fset-warm-names*
2241   ;; This can't be an EQL hash table because names can be conses, e.g.
2242   ;; (SETF CAR).
2243   (make-hash-table :test 'equal))
2244
2245 (define-cold-fop (fop-fset nil)
2246   (let* ((fn (pop-stack))
2247          (cold-name (pop-stack))
2248          (warm-name (warm-fun-name cold-name)))
2249     (if (gethash warm-name *cold-fset-warm-names*)
2250         (error "duplicate COLD-FSET for ~S" warm-name)
2251         (setf (gethash warm-name *cold-fset-warm-names*) t))
2252     (static-fset cold-name fn)))
2253
2254 (define-cold-fop (fop-fdefinition)
2255   (cold-fdefinition-object (pop-stack)))
2256
2257 (define-cold-fop (fop-sanctify-for-execution)
2258   (pop-stack))
2259
2260 ;;; Setting this variable shows what code looks like before any
2261 ;;; fixups (or function headers) are applied.
2262 #!+sb-show (defvar *show-pre-fixup-code-p* nil)
2263
2264 ;;; FIXME: The logic here should be converted into a function
2265 ;;; COLD-CODE-FOP-GUTS (NCONST CODE-SIZE) called by DEFINE-COLD-FOP
2266 ;;; FOP-CODE and DEFINE-COLD-FOP FOP-SMALL-CODE, so that
2267 ;;; variable-capture nastiness like (LET ((NCONST ,NCONST) ..) ..)
2268 ;;; doesn't keep me awake at night.
2269 (defmacro define-cold-code-fop (name nconst code-size)
2270   `(define-cold-fop (,name)
2271      (let* ((nconst ,nconst)
2272             (code-size ,code-size)
2273             (raw-header-n-words (+ sb!vm:code-trace-table-offset-slot nconst))
2274             (header-n-words
2275              ;; Note: we round the number of constants up to ensure
2276              ;; that the code vector will be properly aligned.
2277              (round-up raw-header-n-words 2))
2278             (des (allocate-cold-descriptor *dynamic*
2279                                            (+ (ash header-n-words
2280                                                    sb!vm:word-shift)
2281                                               code-size)
2282                                            sb!vm:other-pointer-lowtag)))
2283        (write-memory des
2284                      (make-other-immediate-descriptor
2285                       header-n-words sb!vm:code-header-widetag))
2286        (write-wordindexed des
2287                           sb!vm:code-code-size-slot
2288                           (make-fixnum-descriptor
2289                            (ash (+ code-size (1- (ash 1 sb!vm:word-shift)))
2290                                 (- sb!vm:word-shift))))
2291        (write-wordindexed des sb!vm:code-entry-points-slot *nil-descriptor*)
2292        (write-wordindexed des sb!vm:code-debug-info-slot (pop-stack))
2293        (when (oddp raw-header-n-words)
2294          (write-wordindexed des
2295                             raw-header-n-words
2296                             (make-random-descriptor 0)))
2297        (do ((index (1- raw-header-n-words) (1- index)))
2298            ((< index sb!vm:code-trace-table-offset-slot))
2299          (write-wordindexed des index (pop-stack)))
2300        (let* ((start (+ (descriptor-byte-offset des)
2301                         (ash header-n-words sb!vm:word-shift)))
2302               (end (+ start code-size)))
2303          (read-sequence-or-die (descriptor-bytes des)
2304                                *fasl-input-stream*
2305                                :start start
2306                                :end end)
2307          #!+sb-show
2308          (when *show-pre-fixup-code-p*
2309            (format *trace-output*
2310                    "~&/raw code from code-fop ~W ~W:~%"
2311                    nconst
2312                    code-size)
2313            (do ((i start (+ i sb!vm:n-word-bytes)))
2314                ((>= i end))
2315              (format *trace-output*
2316                      "/#X~8,'0x: #X~8,'0x~%"
2317                      (+ i (gspace-byte-address (descriptor-gspace des)))
2318                      (byte-vector-ref-32 (descriptor-bytes des) i)))))
2319        des)))
2320
2321 (define-cold-code-fop fop-code (read-arg 4) (read-arg 4))
2322
2323 (define-cold-code-fop fop-small-code (read-arg 1) (read-arg 2))
2324
2325 (clone-cold-fop (fop-alter-code nil)
2326                 (fop-byte-alter-code)
2327   (let ((slot (clone-arg))
2328         (value (pop-stack))
2329         (code (pop-stack)))
2330     (write-wordindexed code slot value)))
2331
2332 (define-cold-fop (fop-function-entry)
2333   (let* ((type (pop-stack))
2334          (arglist (pop-stack))
2335          (name (pop-stack))
2336          (code-object (pop-stack))
2337          (offset (calc-offset code-object (read-arg 4)))
2338          (fn (descriptor-beyond code-object
2339                                 offset
2340                                 sb!vm:fun-pointer-lowtag))
2341          (next (read-wordindexed code-object sb!vm:code-entry-points-slot)))
2342     (unless (zerop (logand offset sb!vm:lowtag-mask))
2343       ;; FIXME: This should probably become a fatal error.
2344       (warn "unaligned function entry: ~S at #X~X" name offset))
2345     (write-wordindexed code-object sb!vm:code-entry-points-slot fn)
2346     (write-memory fn
2347                   (make-other-immediate-descriptor
2348                    (ash offset (- sb!vm:word-shift))
2349                    sb!vm:simple-fun-header-widetag))
2350     (write-wordindexed fn
2351                        sb!vm:simple-fun-self-slot
2352                        ;; KLUDGE: Wiring decisions like this in at
2353                        ;; this level ("if it's an x86") instead of a
2354                        ;; higher level of abstraction ("if it has such
2355                        ;; and such relocation peculiarities (which
2356                        ;; happen to be confined to the x86)") is bad.
2357                        ;; It would be nice if the code were instead
2358                        ;; conditional on some more descriptive
2359                        ;; feature, :STICKY-CODE or
2360                        ;; :LOAD-GC-INTERACTION or something.
2361                        ;;
2362                        ;; FIXME: The X86 definition of the function
2363                        ;; self slot breaks everything object.tex says
2364                        ;; about it. (As far as I can tell, the X86
2365                        ;; definition makes it a pointer to the actual
2366                        ;; code instead of a pointer back to the object
2367                        ;; itself.) Ask on the mailing list whether
2368                        ;; this is documented somewhere, and if not,
2369                        ;; try to reverse engineer some documentation
2370                        ;; before release.
2371                        #!-x86
2372                        ;; a pointer back to the function object, as
2373                        ;; described in CMU CL
2374                        ;; src/docs/internals/object.tex
2375                        fn
2376                        #!+x86
2377                        ;; KLUDGE: a pointer to the actual code of the
2378                        ;; object, as described nowhere that I can find
2379                        ;; -- WHN 19990907
2380                        (make-random-descriptor
2381                         (+ (descriptor-bits fn)
2382                            (- (ash sb!vm:simple-fun-code-offset
2383                                    sb!vm:word-shift)
2384                               ;; FIXME: We should mask out the type
2385                               ;; bits, not assume we know what they
2386                               ;; are and subtract them out this way.
2387                               sb!vm:fun-pointer-lowtag))))
2388     (write-wordindexed fn sb!vm:simple-fun-next-slot next)
2389     (write-wordindexed fn sb!vm:simple-fun-name-slot name)
2390     (write-wordindexed fn sb!vm:simple-fun-arglist-slot arglist)
2391     (write-wordindexed fn sb!vm:simple-fun-type-slot type)
2392     fn))
2393
2394 (define-cold-fop (fop-foreign-fixup)
2395   (let* ((kind (pop-stack))
2396          (code-object (pop-stack))
2397          (len (read-arg 1))
2398          (sym (make-string len)))
2399     (read-string-as-bytes *fasl-input-stream* sym)
2400     (let ((offset (read-arg 4))
2401           (value (cold-foreign-symbol-address-as-integer sym)))
2402       (do-cold-fixup code-object offset value kind))
2403     code-object))
2404
2405 (define-cold-fop (fop-assembler-code)
2406   (let* ((length (read-arg 4))
2407          (header-n-words
2408           ;; Note: we round the number of constants up to ensure that
2409           ;; the code vector will be properly aligned.
2410           (round-up sb!vm:code-constants-offset 2))
2411          (des (allocate-cold-descriptor *read-only*
2412                                         (+ (ash header-n-words
2413                                                 sb!vm:word-shift)
2414                                            length)
2415                                         sb!vm:other-pointer-lowtag)))
2416     (write-memory des
2417                   (make-other-immediate-descriptor
2418                    header-n-words sb!vm:code-header-widetag))
2419     (write-wordindexed des
2420                        sb!vm:code-code-size-slot
2421                        (make-fixnum-descriptor
2422                         (ash (+ length (1- (ash 1 sb!vm:word-shift)))
2423                              (- sb!vm:word-shift))))
2424     (write-wordindexed des sb!vm:code-entry-points-slot *nil-descriptor*)
2425     (write-wordindexed des sb!vm:code-debug-info-slot *nil-descriptor*)
2426
2427     (let* ((start (+ (descriptor-byte-offset des)
2428                      (ash header-n-words sb!vm:word-shift)))
2429            (end (+ start length)))
2430       (read-sequence-or-die (descriptor-bytes des)
2431                             *fasl-input-stream*
2432                             :start start
2433                             :end end))
2434     des))
2435
2436 (define-cold-fop (fop-assembler-routine)
2437   (let* ((routine (pop-stack))
2438          (des (pop-stack))
2439          (offset (calc-offset des (read-arg 4))))
2440     (record-cold-assembler-routine
2441      routine
2442      (+ (logandc2 (descriptor-bits des) sb!vm:lowtag-mask) offset))
2443     des))
2444
2445 (define-cold-fop (fop-assembler-fixup)
2446   (let* ((routine (pop-stack))
2447          (kind (pop-stack))
2448          (code-object (pop-stack))
2449          (offset (read-arg 4)))
2450     (record-cold-assembler-fixup routine code-object offset kind)
2451     code-object))
2452
2453 (define-cold-fop (fop-code-object-fixup)
2454   (let* ((kind (pop-stack))
2455          (code-object (pop-stack))
2456          (offset (read-arg 4))
2457          (value (descriptor-bits code-object)))
2458     (do-cold-fixup code-object offset value kind)
2459     code-object))
2460 \f
2461 ;;;; emitting C header file
2462
2463 (defun tailwise-equal (string tail)
2464   (and (>= (length string) (length tail))
2465        (string= string tail :start1 (- (length string) (length tail)))))
2466
2467 (defun write-c-header ()
2468
2469   ;; writing beginning boilerplate
2470   (format t "/*~%")
2471   (dolist (line
2472            '("This is a machine-generated file. Please do not edit it by hand."
2473              ""
2474              "This file contains low-level information about the"
2475              "internals of a particular version and configuration"
2476              "of SBCL. It is used by the C compiler to create a runtime"
2477              "support environment, an executable program in the host"
2478              "operating system's native format, which can then be used to"
2479              "load and run 'core' files, which are basically programs"
2480              "in SBCL's own format."))
2481     (format t " * ~A~%" line))
2482   (format t " */~%")
2483   (terpri)
2484   (format t "#ifndef _SBCL_H_~%#define _SBCL_H_~%")
2485   (terpri)
2486
2487   ;; propagating *SHEBANG-FEATURES* into C-level #define's
2488   (dolist (shebang-feature-name (sort (mapcar #'symbol-name
2489                                               sb-cold:*shebang-features*)
2490                                       #'string<))
2491     (format t
2492             "#define LISP_FEATURE_~A~%"
2493             (substitute #\_ #\- shebang-feature-name)))
2494   (terpri)
2495
2496   ;; writing miscellaneous constants
2497   (format t "#define SBCL_CORE_VERSION_INTEGER ~D~%" sbcl-core-version-integer)
2498   (format t
2499           "#define SBCL_VERSION_STRING ~S~%"
2500           (sb!xc:lisp-implementation-version))
2501   (format t "#define CORE_MAGIC 0x~X~%" core-magic)
2502   (terpri)
2503   ;; FIXME: Other things from core.h should be defined here too:
2504   ;; #define CORE_END 3840
2505   ;; #define CORE_NDIRECTORY 3861
2506   ;; #define CORE_VALIDATE 3845
2507   ;; #define CORE_VERSION 3860
2508   ;; #define CORE_MACHINE_STATE 3862
2509   ;; (Except that some of them are obsolete and should be deleted instead.)
2510   ;; also
2511   ;; #define DYNAMIC_SPACE_ID (1)
2512   ;; #define STATIC_SPACE_ID (2)
2513   ;; #define READ_ONLY_SPACE_ID (3)
2514
2515   ;; writing entire families of named constants from SB!VM
2516   (let ((constants nil))
2517     (do-external-symbols (symbol (find-package "SB!VM"))
2518       (when (constantp symbol)
2519         (let ((name (symbol-name symbol)))
2520           (labels (;; shared machinery
2521                    (record (string priority)
2522                      (push (list string
2523                                  priority
2524                                  (symbol-value symbol)
2525                                  (documentation symbol 'variable))
2526                            constants))
2527                    ;; machinery for old-style CMU CL Lisp-to-C
2528                    ;; arbitrary renaming, being phased out in favor of
2529                    ;; the newer systematic RECORD-WITH-TRANSLATED-NAME
2530                    ;; renaming
2531                    (record-with-munged-name (prefix string priority)
2532                      (record (concatenate
2533                               'simple-string
2534                               prefix
2535                               (delete #\- (string-capitalize string)))
2536                              priority))
2537                    (maybe-record-with-munged-name (tail prefix priority)
2538                      (when (tailwise-equal name tail)
2539                        (record-with-munged-name prefix
2540                                                 (subseq name 0
2541                                                         (- (length name)
2542                                                            (length tail)))
2543                                                 priority)))
2544                    ;; machinery for new-style SBCL Lisp-to-C naming
2545                    (record-with-translated-name (priority)
2546                      (record (substitute #\_ #\- name)
2547                              priority))
2548                    (maybe-record-with-translated-name (suffixes priority)
2549                      (when (some (lambda (suffix)
2550                                    (tailwise-equal name suffix))
2551                                  suffixes)
2552                        (record-with-translated-name priority))))
2553
2554             (maybe-record-with-translated-name '("-LOWTAG") 0)
2555             (maybe-record-with-translated-name '("-WIDETAG") 1)
2556             (maybe-record-with-munged-name "-FLAG" "flag_" 2)
2557             (maybe-record-with-munged-name "-TRAP" "trap_" 3)
2558             (maybe-record-with-munged-name "-SUBTYPE" "subtype_" 4)
2559             (maybe-record-with-munged-name "-SC-NUMBER" "sc_" 5)
2560             (maybe-record-with-translated-name '("-START" "-END") 6)))))
2561     (setf constants
2562           (sort constants
2563                 #'(lambda (const1 const2)
2564                     (if (= (second const1) (second const2))
2565                       (< (third const1) (third const2))
2566                       (< (second const1) (second const2))))))
2567     (let ((prev-priority (second (car constants))))
2568       (dolist (const constants)
2569         (destructuring-bind (name priority value doc) const
2570           (unless (= prev-priority priority)
2571             (terpri)
2572             (setf prev-priority priority))
2573           (format t "#define ~A " name)
2574           (format t 
2575                   ;; KLUDGE: As of sbcl-0.6.7.14, we're dumping two
2576                   ;; different kinds of values here, (1) small codes
2577                   ;; and (2) machine addresses. The small codes can be
2578                   ;; dumped as bare integer values. The large machine
2579                   ;; addresses might cause problems if they're large
2580                   ;; and represented as (signed) C integers, so we
2581                   ;; want to force them to be unsigned. We do that by
2582                   ;; wrapping them in the LISPOBJ macro. (We could do
2583                   ;; it with a bare "(unsigned)" cast, except that
2584                   ;; this header file is used not only in C files, but
2585                   ;; also in assembly files, which don't understand
2586                   ;; the cast syntax. The LISPOBJ macro goes away in
2587                   ;; assembly files, but that shouldn't matter because
2588                   ;; we don't do arithmetic on address constants in
2589                   ;; assembly files. See? It really is a kludge..) --
2590                   ;; WHN 2000-10-18
2591                   (let (;; cutoff for treatment as a small code
2592                         (cutoff (expt 2 16)))
2593                     (cond ((minusp value)
2594                            (error "stub: negative values unsupported"))
2595                           ((< value cutoff)
2596                            "~D")
2597                           (t
2598                            "LISPOBJ(~D)")))
2599                   value)
2600           (format t " /* 0x~X */~@[  /* ~A */~]~%" value doc))))
2601     (terpri))
2602
2603   ;; writing codes/strings for internal errors
2604   (format t "#define ERRORS { \\~%")
2605   ;; FIXME: Is this just DOVECTOR?
2606   (let ((internal-errors sb!c:*backend-internal-errors*))
2607     (dotimes (i (length internal-errors))
2608       (format t "    ~S, /*~D*/ \\~%" (cdr (aref internal-errors i)) i)))
2609   (format t "    NULL \\~%}~%")
2610   (terpri)
2611
2612   ;; writing primitive object layouts
2613   (let ((structs (sort (copy-list sb!vm:*primitive-objects*) #'string<
2614                        :key #'(lambda (obj)
2615                                 (symbol-name
2616                                  (sb!vm:primitive-object-name obj))))))
2617     (format t "#ifndef LANGUAGE_ASSEMBLY~2%")
2618     (format t "#define LISPOBJ(x) ((lispobj)x)~2%")
2619     (dolist (obj structs)
2620       (format t
2621               "struct ~A {~%"
2622               (nsubstitute #\_ #\-
2623               (string-downcase (string (sb!vm:primitive-object-name obj)))))
2624       (when (sb!vm:primitive-object-widetag obj)
2625         (format t "    lispobj header;~%"))
2626       (dolist (slot (sb!vm:primitive-object-slots obj))
2627         (format t "    ~A ~A~@[[1]~];~%"
2628         (getf (sb!vm:slot-options slot) :c-type "lispobj")
2629         (nsubstitute #\_ #\-
2630                      (string-downcase (string (sb!vm:slot-name slot))))
2631         (sb!vm:slot-rest-p slot)))
2632       (format t "};~2%"))
2633     (format t "#else /* LANGUAGE_ASSEMBLY */~2%")
2634     (format t "#define LISPOBJ(thing) thing~2%")
2635     (dolist (obj structs)
2636       (let ((name (sb!vm:primitive-object-name obj))
2637       (lowtag (eval (sb!vm:primitive-object-lowtag obj))))
2638         (when lowtag
2639         (dolist (slot (sb!vm:primitive-object-slots obj))
2640           (format t "#define ~A_~A_OFFSET ~D~%"
2641                   (substitute #\_ #\- (string name))
2642                   (substitute #\_ #\- (string (sb!vm:slot-name slot)))
2643                   (- (* (sb!vm:slot-offset slot) sb!vm:n-word-bytes) lowtag)))
2644         (terpri))))
2645     (format t "#endif /* LANGUAGE_ASSEMBLY */~2%"))
2646
2647   ;; writing static symbol offsets
2648   (dolist (symbol (cons nil sb!vm:*static-symbols*))
2649     ;; FIXME: It would be nice to use longer names NIL and (particularly) T
2650     ;; in #define statements.
2651     (format t "#define ~A LISPOBJ(0x~X)~%"
2652             (nsubstitute #\_ #\-
2653                          (remove-if #'(lambda (char)
2654                                         (member char '(#\% #\* #\. #\!)))
2655                                     (symbol-name symbol)))
2656             (if *static*                ; if we ran GENESIS
2657               ;; We actually ran GENESIS, use the real value.
2658               (descriptor-bits (cold-intern symbol))
2659               ;; We didn't run GENESIS, so guess at the address.
2660               (+ sb!vm:static-space-start
2661                  sb!vm:n-word-bytes
2662                  sb!vm:other-pointer-lowtag
2663                  (if symbol (sb!vm:static-symbol-offset symbol) 0)))))
2664
2665   ;; Voila.
2666   (format t "~%#endif~%"))
2667 \f
2668 ;;;; writing map file
2669
2670 ;;; Write a map file describing the cold load. Some of this
2671 ;;; information is subject to change due to relocating GC, but even so
2672 ;;; it can be very handy when attempting to troubleshoot the early
2673 ;;; stages of cold load.
2674 (defun write-map ()
2675   (let ((*print-pretty* nil)
2676         (*print-case* :upcase))
2677     (format t "assembler routines defined in core image:~2%")
2678     (dolist (routine (sort (copy-list *cold-assembler-routines*) #'<
2679                            :key #'cdr))
2680       (format t "#X~8,'0X: ~S~%" (cdr routine) (car routine)))
2681     (let ((funs nil)
2682           (undefs nil))
2683       (maphash #'(lambda (name fdefn)
2684                    (let ((fun (read-wordindexed fdefn
2685                                                 sb!vm:fdefn-fun-slot)))
2686                      (if (= (descriptor-bits fun)
2687                             (descriptor-bits *nil-descriptor*))
2688                          (push name undefs)
2689                          (let ((addr (read-wordindexed
2690                                       fdefn sb!vm:fdefn-raw-addr-slot)))
2691                            (push (cons name (descriptor-bits addr))
2692                                  funs)))))
2693                *cold-fdefn-objects*)
2694       (format t "~%~|~%initially defined functions:~2%")
2695       (setf funs (sort funs #'< :key #'cdr))
2696       (dolist (info funs)
2697         (format t "0x~8,'0X: ~S   #X~8,'0X~%" (cdr info) (car info)
2698                 (- (cdr info) #x17)))
2699       (format t
2700 "~%~|
2701 (a note about initially undefined function references: These functions
2702 are referred to by code which is installed by GENESIS, but they are not
2703 installed by GENESIS. This is not necessarily a problem; functions can
2704 be defined later, by cold init toplevel forms, or in files compiled and
2705 loaded at warm init, or elsewhere. As long as they are defined before
2706 they are called, everything should be OK. Things are also OK if the
2707 cross-compiler knew their inline definition and used that everywhere
2708 that they were called before the out-of-line definition is installed,
2709 as is fairly common for structure accessors.)
2710 initially undefined function references:~2%")
2711
2712       (setf undefs (sort undefs #'string< :key #'fun-name-block-name))
2713       (dolist (name undefs)
2714         (format t "~S~%" name)))
2715
2716     (format t "~%~|~%layout names:~2%")
2717     (collect ((stuff))
2718       (maphash #'(lambda (name gorp)
2719                    (declare (ignore name))
2720                    (stuff (cons (descriptor-bits (car gorp))
2721                                 (cdr gorp))))
2722                *cold-layouts*)
2723       (dolist (x (sort (stuff) #'< :key #'car))
2724         (apply #'format t "~8,'0X: ~S[~D]~%~10T~S~%" x))))
2725
2726   (values))
2727 \f
2728 ;;;; writing core file
2729
2730 (defvar *core-file*)
2731 (defvar *data-page*)
2732
2733 ;;; KLUDGE: These numbers correspond to values in core.h. If they're
2734 ;;; documented anywhere, I haven't found it. (I haven't tried very
2735 ;;; hard yet.) -- WHN 19990826
2736 (defparameter version-entry-type-code 3860)
2737 (defparameter validate-entry-type-code 3845)
2738 (defparameter directory-entry-type-code 3841)
2739 (defparameter new-directory-entry-type-code 3861)
2740 (defparameter initial-function-entry-type-code 3863)
2741 (defparameter end-entry-type-code 3840)
2742
2743 (declaim (ftype (function (sb!vm:word) sb!vm:word) write-long))
2744 (defun write-long (num) ; FIXME: WRITE-WORD would be a better name.
2745   (ecase sb!c:*backend-byte-order*
2746     (:little-endian
2747      (dotimes (i 4)
2748        (write-byte (ldb (byte 8 (* i 8)) num) *core-file*)))
2749     (:big-endian
2750      (dotimes (i 4)
2751        (write-byte (ldb (byte 8 (* (- 3 i) 8)) num) *core-file*))))
2752   num)
2753
2754 (defun advance-to-page ()
2755   (force-output *core-file*)
2756   (file-position *core-file*
2757                  (round-up (file-position *core-file*)
2758                            sb!c:*backend-page-size*)))
2759
2760 (defun output-gspace (gspace)
2761   (force-output *core-file*)
2762   (let* ((posn (file-position *core-file*))
2763          (bytes (* (gspace-free-word-index gspace) sb!vm:n-word-bytes))
2764          (pages (ceiling bytes sb!c:*backend-page-size*))
2765          (total-bytes (* pages sb!c:*backend-page-size*)))
2766
2767     (file-position *core-file*
2768                    (* sb!c:*backend-page-size* (1+ *data-page*)))
2769     (format t
2770             "writing ~S byte~:P [~S page~:P] from ~S~%"
2771             total-bytes
2772             pages
2773             gspace)
2774     (force-output)
2775
2776     ;; Note: It is assumed that the GSPACE allocation routines always
2777     ;; allocate whole pages (of size *target-page-size*) and that any
2778     ;; empty gspace between the free pointer and the end of page will
2779     ;; be zero-filled. This will always be true under Mach on machines
2780     ;; where the page size is equal. (RT is 4K, PMAX is 4K, Sun 3 is
2781     ;; 8K).
2782     (write-sequence (gspace-bytes gspace) *core-file* :end total-bytes)
2783     (force-output *core-file*)
2784     (file-position *core-file* posn)
2785
2786     ;; Write part of a (new) directory entry which looks like this:
2787     ;;   GSPACE IDENTIFIER
2788     ;;   WORD COUNT
2789     ;;   DATA PAGE
2790     ;;   ADDRESS
2791     ;;   PAGE COUNT
2792     (write-long (gspace-identifier gspace))
2793     (write-long (gspace-free-word-index gspace))
2794     (write-long *data-page*)
2795     (multiple-value-bind (floor rem)
2796         (floor (gspace-byte-address gspace) sb!c:*backend-page-size*)
2797       (aver (zerop rem))
2798       (write-long floor))
2799     (write-long pages)
2800
2801     (incf *data-page* pages)))
2802
2803 ;;; Create a core file created from the cold loaded image. (This is
2804 ;;; the "initial core file" because core files could be created later
2805 ;;; by executing SAVE-LISP in a running system, perhaps after we've
2806 ;;; added some functionality to the system.)
2807 (declaim (ftype (function (string)) write-initial-core-file))
2808 (defun write-initial-core-file (filename)
2809
2810   (let ((filenamestring (namestring filename))
2811         (*data-page* 0))
2812
2813     (format t
2814             "[building initial core file in ~S: ~%"
2815             filenamestring)
2816     (force-output)
2817
2818     (with-open-file (*core-file* filenamestring
2819                                  :direction :output
2820                                  :element-type '(unsigned-byte 8)
2821                                  :if-exists :rename-and-delete)
2822
2823       ;; Write the magic number.
2824       (write-long core-magic)
2825
2826       ;; Write the Version entry.
2827       (write-long version-entry-type-code)
2828       (write-long 3)
2829       (write-long sbcl-core-version-integer)
2830
2831       ;; Write the New Directory entry header.
2832       (write-long new-directory-entry-type-code)
2833       (write-long 17) ; length = (5 words/space) * 3 spaces + 2 for header.
2834
2835       (output-gspace *read-only*)
2836       (output-gspace *static*)
2837       (output-gspace *dynamic*)
2838
2839       ;; Write the initial function.
2840       (write-long initial-function-entry-type-code)
2841       (write-long 3)
2842       (let* ((cold-name (cold-intern '!cold-init))
2843              (cold-fdefn (cold-fdefinition-object cold-name))
2844              (initial-function (read-wordindexed cold-fdefn
2845                                                  sb!vm:fdefn-fun-slot)))
2846         (format t
2847                 "~&/(DESCRIPTOR-BITS INITIAL-FUNCTION)=#X~X~%"
2848                 (descriptor-bits initial-function))
2849         (write-long (descriptor-bits initial-function)))
2850
2851       ;; Write the End entry.
2852       (write-long end-entry-type-code)
2853       (write-long 2)))
2854
2855   (format t "done]~%")
2856   (force-output)
2857   (/show "leaving WRITE-INITIAL-CORE-FILE")
2858   (values))
2859 \f
2860 ;;;; the actual GENESIS function
2861
2862 ;;; Read the FASL files in OBJECT-FILE-NAMES and produce a Lisp core,
2863 ;;; and/or information about a Lisp core, therefrom.
2864 ;;;
2865 ;;; input file arguments:
2866 ;;;   SYMBOL-TABLE-FILE-NAME names a UNIX-style .nm file *with* *any*
2867 ;;;     *tab* *characters* *converted* *to* *spaces*. (We push
2868 ;;;     responsibility for removing tabs out to the caller it's
2869 ;;;     trivial to remove them using UNIX command line tools like
2870 ;;;     sed, whereas it's a headache to do it portably in Lisp because
2871 ;;;     #\TAB is not a STANDARD-CHAR.) If this file is not supplied,
2872 ;;;     a core file cannot be built (but a C header file can be).
2873 ;;;
2874 ;;; output files arguments (any of which may be NIL to suppress output):
2875 ;;;   CORE-FILE-NAME gets a Lisp core.
2876 ;;;   C-HEADER-FILE-NAME gets a C header file, traditionally called
2877 ;;;     internals.h, which is used by the C compiler when constructing
2878 ;;;     the executable which will load the core.
2879 ;;;   MAP-FILE-NAME gets (?) a map file. (dunno about this -- WHN 19990815)
2880 ;;;
2881 ;;; other arguments:
2882 ;;;   BYTE-ORDER-SWAP-P controls whether GENESIS tries to swap bytes
2883 ;;;     in some places in the output. It's only appropriate when
2884 ;;;     cross-compiling from a machine with one byte order to a
2885 ;;;     machine with the opposite byte order, which is irrelevant in
2886 ;;;     current (19990816) SBCL, since only the X86 architecture is
2887 ;;;     supported. If you're trying to add support for more
2888 ;;;     architectures, see the comments on DEFVAR
2889 ;;;     *GENESIS-BYTE-ORDER-SWAP-P* for more information.
2890 ;;;
2891 ;;; FIXME: GENESIS doesn't belong in SB!VM. Perhaps in %KERNEL for now,
2892 ;;; perhaps eventually in SB-LD or SB-BOOT.
2893 (defun sb!vm:genesis (&key
2894                       object-file-names
2895                       symbol-table-file-name
2896                       core-file-name
2897                       map-file-name
2898                       c-header-file-name
2899                       byte-order-swap-p)
2900
2901   (when (and core-file-name
2902              (not symbol-table-file-name))
2903     (error "can't output a core file without symbol table file input"))
2904
2905   (format t
2906           "~&beginning GENESIS, ~A~%"
2907           (if core-file-name
2908             ;; Note: This output summarizing what we're doing is
2909             ;; somewhat telegraphic in style, not meant to imply that
2910             ;; we're not e.g. also creating a header file when we
2911             ;; create a core.
2912             (format nil "creating core ~S" core-file-name)
2913             (format nil "creating header ~S" c-header-file-name)))
2914
2915   (let* ((*cold-foreign-symbol-table* (make-hash-table :test 'equal)))
2916
2917     ;; Read symbol table, if any.
2918     (when symbol-table-file-name
2919       (load-cold-foreign-symbol-table symbol-table-file-name))
2920
2921     ;; Now that we've successfully read our only input file (by
2922     ;; loading the symbol table, if any), it's a good time to ensure
2923     ;; that there'll be someplace for our output files to go when
2924     ;; we're done.
2925     (flet ((frob (filename)
2926              (when filename
2927                (ensure-directories-exist filename :verbose t))))
2928       (frob core-file-name)
2929       (frob map-file-name)
2930       (frob c-header-file-name))
2931
2932     ;; (This shouldn't matter in normal use, since GENESIS normally
2933     ;; only runs once in any given Lisp image, but it could reduce
2934     ;; confusion if we ever experiment with running, tweaking, and
2935     ;; rerunning genesis interactively.)
2936     (do-all-symbols (sym)
2937       (remprop sym 'cold-intern-info))
2938
2939     (let* ((*foreign-symbol-placeholder-value* (if core-file-name nil 0))
2940            (*load-time-value-counter* 0)
2941            (*genesis-byte-order-swap-p* byte-order-swap-p)
2942            (*cold-fdefn-objects* (make-hash-table :test 'equal))
2943            (*cold-symbols* (make-hash-table :test 'equal))
2944            (*cold-package-symbols* nil)
2945            (*read-only* (make-gspace :read-only
2946                                      read-only-space-id
2947                                      sb!vm:read-only-space-start))
2948            (*static*    (make-gspace :static
2949                                      static-space-id
2950                                      sb!vm:static-space-start))
2951            (*dynamic*   (make-gspace :dynamic
2952                                      dynamic-space-id
2953                                      sb!vm:dynamic-space-start))
2954            (*nil-descriptor* (make-nil-descriptor))
2955            (*current-reversed-cold-toplevels* *nil-descriptor*)
2956            (*unbound-marker* (make-other-immediate-descriptor
2957                               0
2958                               sb!vm:unbound-marker-widetag))
2959            *cold-assembler-fixups*
2960            *cold-assembler-routines*
2961            #!+x86 *load-time-code-fixups*)
2962
2963       ;; Prepare for cold load.
2964       (initialize-non-nil-symbols)
2965       (initialize-layouts)
2966       (initialize-static-fns)
2967
2968       ;; Initialize the *COLD-SYMBOLS* system with the information
2969       ;; from package-data-list.lisp-expr and
2970       ;; common-lisp-exports.lisp-expr.
2971       ;;
2972       ;; Why do things this way? Historically, the *COLD-SYMBOLS*
2973       ;; machinery was designed and implemented in CMU CL long before
2974       ;; I (WHN) ever heard of CMU CL. It dumped symbols and packages
2975       ;; iff they were used in the cold image. When I added the
2976       ;; package-data-list.lisp-expr mechanism, the idea was to
2977       ;; centralize all information about packages and exports. Thus,
2978       ;; it was the natural place for information even about packages
2979       ;; (such as SB!PCL and SB!WALKER) which aren't used much until
2980       ;; after cold load. This didn't quite match the CMU CL approach
2981       ;; of filling *COLD-SYMBOLS* with symbols which appear in the
2982       ;; cold image and then dumping only those symbols. By explicitly
2983       ;; putting all the symbols from package-data-list.lisp-expr and
2984       ;; from common-lisp-exports.lisp-expr into *COLD-SYMBOLS* here,
2985       ;; we feed our centralized symbol information into the old CMU
2986       ;; CL code without having to change the old CMU CL code too
2987       ;; much. (And the old CMU CL code is still useful for making
2988       ;; sure that the appropriate keywords and internal symbols end
2989       ;; up interned in the target Lisp, which is good, e.g. in order
2990       ;; to make &KEY arguments work right and in order to make
2991       ;; BACKTRACEs into target Lisp system code be legible.)
2992       (dolist (exported-name
2993                (sb-cold:read-from-file "common-lisp-exports.lisp-expr"))
2994         (cold-intern (intern exported-name *cl-package*)))
2995       (dolist (pd (sb-cold:read-from-file "package-data-list.lisp-expr"))
2996         (declare (type sb-cold:package-data pd))
2997         (let ((package (find-package (sb-cold:package-data-name pd))))
2998           (labels (;; Call FN on every node of the TREE.
2999                    (mapc-on-tree (fn tree)
3000                                  (typecase tree
3001                                    (cons (mapc-on-tree fn (car tree))
3002                                          (mapc-on-tree fn (cdr tree)))
3003                                    (t (funcall fn tree)
3004                                       (values))))
3005                    ;; Make sure that information about the association
3006                    ;; between PACKAGE and the symbol named NAME gets
3007                    ;; recorded in the cold-intern system or (as a
3008                    ;; convenience when dealing with the tree structure
3009                    ;; allowed in the PACKAGE-DATA-EXPORTS slot) do
3010                    ;; nothing if NAME is NIL.
3011                    (chill (name)
3012                      (when name
3013                        (cold-intern (intern name package) package))))
3014             (mapc-on-tree #'chill (sb-cold:package-data-export pd))
3015             (mapc #'chill (sb-cold:package-data-reexport pd))
3016             (dolist (sublist (sb-cold:package-data-import-from pd))
3017               (destructuring-bind (package-name &rest symbol-names) sublist
3018                 (declare (ignore package-name))
3019                 (mapc #'chill symbol-names))))))
3020
3021       ;; Cold load.
3022       (dolist (file-name object-file-names)
3023         (write-line (namestring file-name))
3024         (cold-load file-name))
3025
3026       ;; Tidy up loose ends left by cold loading. ("Postpare from cold load?")
3027       (resolve-assembler-fixups)
3028       #!+x86 (output-load-time-code-fixups)
3029       (linkage-info-to-core)
3030       (finish-symbols)
3031       (/show "back from FINISH-SYMBOLS")
3032       (finalize-load-time-value-noise)
3033
3034       ;; Tell the target Lisp how much stuff we've allocated.
3035       (cold-set 'sb!vm:*read-only-space-free-pointer*
3036                 (allocate-cold-descriptor *read-only*
3037                                           0
3038                                           sb!vm:even-fixnum-lowtag))
3039       (cold-set 'sb!vm:*static-space-free-pointer*
3040                 (allocate-cold-descriptor *static*
3041                                           0
3042                                           sb!vm:even-fixnum-lowtag))
3043       (cold-set 'sb!vm:*initial-dynamic-space-free-pointer*
3044                 (allocate-cold-descriptor *dynamic*
3045                                           0
3046                                           sb!vm:even-fixnum-lowtag))
3047       (/show "done setting free pointers")
3048
3049       ;; Write results to files.
3050       ;;
3051       ;; FIXME: I dislike this approach of redefining
3052       ;; *STANDARD-OUTPUT* instead of putting the new stream in a
3053       ;; lexical variable, and it's annoying to have WRITE-MAP (to
3054       ;; *STANDARD-OUTPUT*) not be parallel to WRITE-INITIAL-CORE-FILE
3055       ;; (to a stream explicitly passed as an argument).
3056       (when map-file-name
3057         (with-open-file (*standard-output* map-file-name
3058                                            :direction :output
3059                                            :if-exists :supersede)
3060           (write-map)))
3061       (when c-header-file-name
3062         (with-open-file (*standard-output* c-header-file-name
3063                                            :direction :output
3064                                            :if-exists :supersede)
3065           (write-c-header)))
3066       (when core-file-name
3067         (write-initial-core-file core-file-name)))))