ed4db168e601253fdfe578bf610de705e610dc2e
[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: ~D"
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 "~D 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 "~D words of ~D were written, but ~D 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 ~D, not ~D"
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   ;; FIXME: Why use SETQ (setting symbol value) instead of just using
1140   ;; the function values for these things?? I.e. why do we need this
1141   ;; section at all? Is it because all the FDEFINITION stuff gets in
1142   ;; the way of reading function values and is too hairy to rely on at
1143   ;; cold boot? FIXME: Most of these are in *STATIC-SYMBOLS* in
1144   ;; parms.lisp, but %HANDLE-FUN-END-BREAKPOINT is not. Why?
1145   ;; Explain.
1146   (macrolet ((frob (symbol)
1147                `(cold-set ',symbol
1148                           (cold-fdefinition-object (cold-intern ',symbol)))))
1149     (frob maybe-gc)
1150     (frob internal-error)
1151     (frob sb!di::handle-breakpoint)
1152     (frob sb!di::handle-fun-end-breakpoint))
1153
1154   (cold-set '*current-catch-block*          (make-fixnum-descriptor 0))
1155   (cold-set '*current-unwind-protect-block* (make-fixnum-descriptor 0))
1156   (cold-set '*eval-stack-top*               (make-fixnum-descriptor 0))
1157
1158   (cold-set '*free-interrupt-context-index* (make-fixnum-descriptor 0))
1159
1160   (cold-set '*!initial-layouts* (cold-list-all-layouts))
1161
1162   (/show "dumping packages" (mapcar #'car *cold-package-symbols*))
1163   (let ((initial-symbols *nil-descriptor*))
1164     (dolist (cold-package-symbols-entry *cold-package-symbols*)
1165       (let* ((cold-package (car cold-package-symbols-entry))
1166              (symbols (cdr cold-package-symbols-entry))
1167              (shadows (package-shadowing-symbols cold-package))
1168              (internal *nil-descriptor*)
1169              (external *nil-descriptor*)
1170              (imported-internal *nil-descriptor*)
1171              (imported-external *nil-descriptor*)
1172              (shadowing *nil-descriptor*))
1173         (/show "dumping" cold-package symbols)
1174
1175         ;; FIXME: Add assertions here to make sure that inappropriate stuff
1176         ;; isn't being dumped:
1177         ;;   * the CL-USER package
1178         ;;   * the SB-COLD package
1179         ;;   * any internal symbols in the CL package
1180         ;;   * basically any package other than CL, KEYWORD, or the packages
1181         ;;     in package-data-list.lisp-expr
1182         ;; and that the structure of the KEYWORD package (e.g. whether
1183         ;; any symbols are internal to it) matches what we want in the
1184         ;; target SBCL.
1185
1186         ;; FIXME: It seems possible that by looking at the contents of
1187         ;; packages in the target SBCL we could find which symbols in
1188         ;; package-data-lisp.lisp-expr are now obsolete. (If I
1189         ;; understand correctly, only symbols which actually have
1190         ;; definitions or which are otherwise referred to actually end
1191         ;; up in the target packages.)
1192
1193         (dolist (symbol symbols)
1194           (let ((handle (car (get symbol 'cold-intern-info)))
1195                 (imported-p (not (eq (symbol-package symbol) cold-package))))
1196             (multiple-value-bind (found where)
1197                 (find-symbol (symbol-name symbol) cold-package)
1198               (unless (and where (eq found symbol))
1199                 (error "The symbol ~S is not available in ~S."
1200                        symbol
1201                        cold-package))
1202               (when (memq symbol shadows)
1203                 (cold-push handle shadowing))
1204               (case where
1205                 (:internal (if imported-p
1206                                (cold-push handle imported-internal)
1207                                (cold-push handle internal)))
1208                 (:external (if imported-p
1209                                (cold-push handle imported-external)
1210                                (cold-push handle external)))))))
1211         (let ((r *nil-descriptor*))
1212           (cold-push shadowing r)
1213           (cold-push imported-external r)
1214           (cold-push imported-internal r)
1215           (cold-push external r)
1216           (cold-push internal r)
1217           (cold-push (make-make-package-args cold-package) r)
1218           ;; FIXME: It would be more space-efficient to use vectors
1219           ;; instead of lists here, and space-efficiency here would be
1220           ;; nice, since it would reduce the peak memory usage in
1221           ;; genesis and cold init.
1222           (cold-push r initial-symbols))))
1223     (cold-set '*!initial-symbols* initial-symbols))
1224
1225   (cold-set '*!initial-fdefn-objects* (list-all-fdefn-objects))
1226
1227   (cold-set '*!reversed-cold-toplevels* *current-reversed-cold-toplevels*)
1228
1229   #!+x86
1230   (progn
1231     (cold-set 'sb!vm::*fp-constant-0d0* (number-to-core 0d0))
1232     (cold-set 'sb!vm::*fp-constant-1d0* (number-to-core 1d0))
1233     (cold-set 'sb!vm::*fp-constant-0s0* (number-to-core 0s0))
1234     (cold-set 'sb!vm::*fp-constant-1s0* (number-to-core 1s0))
1235     #!+long-float
1236     (progn
1237       (cold-set 'sb!vm::*fp-constant-0l0* (number-to-core 0L0))
1238       (cold-set 'sb!vm::*fp-constant-1l0* (number-to-core 1L0))
1239       ;; FIXME: Why is initialization of PI conditional on LONG-FLOAT?
1240       ;; (ditto LG2, LN2, L2E, etc.)
1241       (cold-set 'sb!vm::*fp-constant-pi* (number-to-core pi))
1242       (cold-set 'sb!vm::*fp-constant-l2t* (number-to-core (log 10L0 2L0)))
1243       (cold-set 'sb!vm::*fp-constant-l2e*
1244             (number-to-core (log 2.718281828459045235360287471352662L0 2L0)))
1245       (cold-set 'sb!vm::*fp-constant-lg2* (number-to-core (log 2L0 10L0)))
1246       (cold-set 'sb!vm::*fp-constant-ln2*
1247             (number-to-core
1248              (log 2L0 2.718281828459045235360287471352662L0))))))
1249
1250 ;;; Make a cold list that can be used as the arg list to MAKE-PACKAGE in order
1251 ;;; to make a package that is similar to PKG.
1252 (defun make-make-package-args (pkg)
1253   (let* ((use *nil-descriptor*)
1254          (cold-nicknames *nil-descriptor*)
1255          (res *nil-descriptor*))
1256     (dolist (u (package-use-list pkg))
1257       (when (assoc u *cold-package-symbols*)
1258         (cold-push (string-to-core (package-name u)) use)))
1259     (let* ((pkg-name (package-name pkg))
1260            ;; Make the package nickname lists for the standard packages
1261            ;; be the minimum specified by ANSI, regardless of what value
1262            ;; the cross-compilation host happens to use.
1263            (warm-nicknames (cond ((string= pkg-name "COMMON-LISP")
1264                                   '("CL"))
1265                                  ((string= pkg-name "COMMON-LISP-USER")
1266                                   '("CL-USER"))
1267                                  ((string= pkg-name "KEYWORD")
1268                                   '())
1269                                  ;; For packages other than the
1270                                  ;; standard packages, the nickname
1271                                  ;; list was specified by our package
1272                                  ;; setup code, not by properties of
1273                                  ;; what cross-compilation host we
1274                                  ;; happened to use, and we can just
1275                                  ;; propagate it into the target.
1276                                  (t
1277                                   (package-nicknames pkg)))))
1278       (dolist (warm-nickname warm-nicknames)
1279         (cold-push (string-to-core warm-nickname) cold-nicknames)))
1280
1281     (cold-push (number-to-core (truncate (package-internal-symbol-count pkg)
1282                                          0.8))
1283                res)
1284     (cold-push (cold-intern :internal-symbols) res)
1285     (cold-push (number-to-core (truncate (package-external-symbol-count pkg)
1286                                          0.8))
1287                res)
1288     (cold-push (cold-intern :external-symbols) res)
1289
1290     (cold-push cold-nicknames res)
1291     (cold-push (cold-intern :nicknames) res)
1292
1293     (cold-push use res)
1294     (cold-push (cold-intern :use) res)
1295
1296     (cold-push (string-to-core (package-name pkg)) res)
1297     res))
1298 \f
1299 ;;;; functions and fdefinition objects
1300
1301 ;;; a hash table mapping from fdefinition names to descriptors of cold
1302 ;;; objects
1303 ;;;
1304 ;;; Note: Since fdefinition names can be lists like '(SETF FOO), and
1305 ;;; we want to have only one entry per name, this must be an 'EQUAL
1306 ;;; hash table, not the default 'EQL.
1307 (defvar *cold-fdefn-objects*)
1308
1309 (defvar *cold-fdefn-gspace* nil)
1310
1311 ;;; Given a cold representation of a symbol, return a warm
1312 ;;; representation. 
1313 (defun warm-symbol (des)
1314   ;; Note that COLD-INTERN is responsible for keeping the
1315   ;; *COLD-SYMBOLS* table up to date, so if DES happens to refer to an
1316   ;; uninterned symbol, the code below will fail. But as long as we
1317   ;; don't need to look up uninterned symbols during bootstrapping,
1318   ;; that's OK..
1319   (multiple-value-bind (symbol found-p)
1320       (gethash (descriptor-bits des) *cold-symbols*)
1321     (declare (type symbol symbol))
1322     (unless found-p
1323       (error "no warm symbol"))
1324     symbol))
1325   
1326 ;;; like CL:CAR, CL:CDR, and CL:NULL but for cold values
1327 (defun cold-car (des)
1328   (aver (= (descriptor-lowtag des) sb!vm:list-pointer-lowtag))
1329   (read-wordindexed des sb!vm:cons-car-slot))
1330 (defun cold-cdr (des)
1331   (aver (= (descriptor-lowtag des) sb!vm:list-pointer-lowtag))
1332   (read-wordindexed des sb!vm:cons-cdr-slot))
1333 (defun cold-null (des)
1334   (= (descriptor-bits des)
1335      (descriptor-bits *nil-descriptor*)))
1336   
1337 ;;; Given a cold representation of a function name, return a warm
1338 ;;; representation.
1339 (declaim (ftype (function (descriptor) (or symbol list)) warm-fun-name))
1340 (defun warm-fun-name (des)
1341   (let ((result
1342          (ecase (descriptor-lowtag des)
1343            (#.sb!vm:list-pointer-lowtag
1344             (aver (not (cold-null des))) ; function named NIL? please no..
1345             ;; Do cold (DESTRUCTURING-BIND (COLD-CAR COLD-CADR) DES ..).
1346             (let* ((car-des (cold-car des))
1347                    (cdr-des (cold-cdr des))
1348                    (cadr-des (cold-car cdr-des))
1349                    (cddr-des (cold-cdr cdr-des)))
1350               (aver (cold-null cddr-des))
1351               (list (warm-symbol car-des)
1352                     (warm-symbol cadr-des))))
1353            (#.sb!vm:other-pointer-lowtag
1354             (warm-symbol des)))))
1355     (unless (legal-fun-name-p result)
1356       (error "not a legal function name: ~S" result))
1357     result))
1358
1359 (defun cold-fdefinition-object (cold-name &optional leave-fn-raw)
1360   (declare (type descriptor cold-name))
1361   (let ((warm-name (warm-fun-name cold-name)))
1362     (or (gethash warm-name *cold-fdefn-objects*)
1363         (let ((fdefn (allocate-boxed-object (or *cold-fdefn-gspace* *dynamic*)
1364                                             (1- sb!vm:fdefn-size)
1365                                             sb!vm:other-pointer-lowtag)))
1366
1367           (setf (gethash warm-name *cold-fdefn-objects*) fdefn)
1368           (write-memory fdefn (make-other-immediate-descriptor
1369                                (1- sb!vm:fdefn-size) sb!vm:fdefn-widetag))
1370           (write-wordindexed fdefn sb!vm:fdefn-name-slot cold-name)
1371           (unless leave-fn-raw
1372             (write-wordindexed fdefn sb!vm:fdefn-fun-slot
1373                                *nil-descriptor*)
1374             (write-wordindexed fdefn
1375                                sb!vm:fdefn-raw-addr-slot
1376                                (make-random-descriptor
1377                                 (cold-foreign-symbol-address-as-integer
1378                                  "undefined_tramp"))))
1379           fdefn))))
1380
1381 ;;; Handle the at-cold-init-time, fset-for-static-linkage operation
1382 ;;; requested by FOP-FSET.
1383 (defun static-fset (cold-name defn)
1384   (declare (type descriptor cold-name))
1385   (let ((fdefn (cold-fdefinition-object cold-name t))
1386         (type (logand (descriptor-low (read-memory defn)) sb!vm:widetag-mask)))
1387     (write-wordindexed fdefn sb!vm:fdefn-fun-slot defn)
1388     (write-wordindexed fdefn
1389                        sb!vm:fdefn-raw-addr-slot
1390                        (ecase type
1391                          (#.sb!vm:simple-fun-header-widetag
1392                           #!+sparc
1393                           defn
1394                           #!-sparc
1395                           (make-random-descriptor
1396                            (+ (logandc2 (descriptor-bits defn)
1397                                         sb!vm:lowtag-mask)
1398                               (ash sb!vm:simple-fun-code-offset
1399                                    sb!vm:word-shift))))
1400                          (#.sb!vm:closure-header-widetag
1401                           (make-random-descriptor
1402                            (cold-foreign-symbol-address-as-integer "closure_tramp")))))
1403     fdefn))
1404
1405 (defun initialize-static-fns ()
1406   (let ((*cold-fdefn-gspace* *static*))
1407     (dolist (sym sb!vm:*static-funs*)
1408       (let* ((fdefn (cold-fdefinition-object (cold-intern sym)))
1409              (offset (- (+ (- (descriptor-low fdefn)
1410                               sb!vm:other-pointer-lowtag)
1411                            (* sb!vm:fdefn-raw-addr-slot sb!vm:n-word-bytes))
1412                         (descriptor-low *nil-descriptor*)))
1413              (desired (sb!vm:static-fun-offset sym)))
1414         (unless (= offset desired)
1415           ;; FIXME: should be fatal
1416           (warn "Offset from FDEFN ~S to ~S is ~D, not ~D."
1417                 sym nil offset desired))))))
1418
1419 (defun list-all-fdefn-objects ()
1420   (let ((result *nil-descriptor*))
1421     (maphash #'(lambda (key value)
1422                  (declare (ignore key))
1423                  (cold-push value result))
1424              *cold-fdefn-objects*)
1425     result))
1426 \f
1427 ;;;; fixups and related stuff
1428
1429 ;;; an EQUAL hash table
1430 (defvar *cold-foreign-symbol-table*)
1431 (declaim (type hash-table *cold-foreign-symbol-table*))
1432
1433 ;;; Read the sbcl.nm file to find the addresses for foreign-symbols in
1434 ;;; the C runtime.  
1435 (defun load-cold-foreign-symbol-table (filename)
1436   (with-open-file (file filename)
1437     (loop
1438       (let ((line (read-line file nil nil)))
1439         (unless line
1440           (return))
1441         ;; UNIX symbol tables might have tabs in them, and tabs are
1442         ;; not in Common Lisp STANDARD-CHAR, so there seems to be no
1443         ;; nice portable way to deal with them within Lisp, alas.
1444         ;; Fortunately, it's easy to use UNIX command line tools like
1445         ;; sed to remove the problem, so it's not too painful for us
1446         ;; to push responsibility for converting tabs to spaces out to
1447         ;; the caller.
1448         ;;
1449         ;; Other non-STANDARD-CHARs are problematic for the same reason.
1450         ;; Make sure that there aren't any..
1451         (let ((ch (find-if (lambda (char)
1452                              (not (typep char 'standard-char)))
1453                           line)))
1454           (when ch
1455             (error "non-STANDARD-CHAR ~S found in foreign symbol table:~%~S"
1456                    ch
1457                    line)))
1458         (setf line (string-trim '(#\space) line))
1459         (let ((p1 (position #\space line :from-end nil))
1460               (p2 (position #\space line :from-end t)))
1461           (if (not (and p1 p2 (< p1 p2)))
1462               ;; KLUDGE: It's too messy to try to understand all
1463               ;; possible output from nm, so we just punt the lines we
1464               ;; don't recognize. We realize that there's some chance
1465               ;; that might get us in trouble someday, so we warn
1466               ;; about it.
1467               (warn "ignoring unrecognized line ~S in ~A" line filename)
1468               (multiple-value-bind (value name)
1469                   (if (string= "0x" line :end2 2)
1470                       (values (parse-integer line :start 2 :end p1 :radix 16)
1471                               (subseq line (1+ p2)))
1472                       (values (parse-integer line :end p1 :radix 16)
1473                               (subseq line (1+ p2))))
1474                 (multiple-value-bind (old-value found)
1475                     (gethash name *cold-foreign-symbol-table*)
1476                   (when (and found
1477                              (not (= old-value value)))
1478                     (warn "redefining ~S from #X~X to #X~X"
1479                           name old-value value)))
1480                 (setf (gethash name *cold-foreign-symbol-table*) value))))))
1481     (values)))
1482
1483 (defun cold-foreign-symbol-address-as-integer (name)
1484   (or (find-foreign-symbol-in-table name *cold-foreign-symbol-table*)
1485       *foreign-symbol-placeholder-value*
1486       (progn
1487         (format *error-output* "~&The foreign symbol table is:~%")
1488         (maphash (lambda (k v)
1489                    (format *error-output* "~&~S = #X~8X~%" k v))
1490                  *cold-foreign-symbol-table*)
1491         (error "The foreign symbol ~S is undefined." name))))
1492
1493 (defvar *cold-assembler-routines*)
1494
1495 (defvar *cold-assembler-fixups*)
1496
1497 (defun record-cold-assembler-routine (name address)
1498   (/xhow "in RECORD-COLD-ASSEMBLER-ROUTINE" name address)
1499   (push (cons name address)
1500         *cold-assembler-routines*))
1501
1502 (defun record-cold-assembler-fixup (routine
1503                                     code-object
1504                                     offset
1505                                     &optional
1506                                     (kind :both))
1507   (push (list routine code-object offset kind)
1508         *cold-assembler-fixups*))
1509
1510 (defun lookup-assembler-reference (symbol)
1511   (let ((value (cdr (assoc symbol *cold-assembler-routines*))))
1512     ;; FIXME: Should this be ERROR instead of WARN?
1513     (unless value
1514       (warn "Assembler routine ~S not defined." symbol))
1515     value))
1516
1517 ;;; The x86 port needs to store code fixups along with code objects if
1518 ;;; they are to be moved, so fixups for code objects in the dynamic
1519 ;;; heap need to be noted.
1520 #!+x86
1521 (defvar *load-time-code-fixups*)
1522
1523 #!+x86
1524 (defun note-load-time-code-fixup (code-object offset value kind)
1525   ;; If CODE-OBJECT might be moved
1526   (when (= (gspace-identifier (descriptor-intuit-gspace code-object))
1527            dynamic-space-id)
1528     ;; FIXME: pushed thing should be a structure, not just a list
1529     (push (list code-object offset value kind) *load-time-code-fixups*))
1530   (values))
1531
1532 #!+x86
1533 (defun output-load-time-code-fixups ()
1534   (dolist (fixups *load-time-code-fixups*)
1535     (let ((code-object (first fixups))
1536           (offset (second fixups))
1537           (value (third fixups))
1538           (kind (fourth fixups)))
1539       (cold-push (cold-cons
1540                   (cold-intern :load-time-code-fixup)
1541                   (cold-cons
1542                    code-object
1543                    (cold-cons
1544                     (number-to-core offset)
1545                     (cold-cons
1546                      (number-to-core value)
1547                      (cold-cons
1548                       (cold-intern kind)
1549                       *nil-descriptor*)))))
1550                  *current-reversed-cold-toplevels*))))
1551
1552 ;;; Given a pointer to a code object and an offset relative to the
1553 ;;; tail of the code object's header, return an offset relative to the
1554 ;;; (beginning of the) code object.
1555 ;;;
1556 ;;; FIXME: It might be clearer to reexpress
1557 ;;;    (LET ((X (CALC-OFFSET CODE-OBJECT OFFSET0))) ..)
1558 ;;; as
1559 ;;;    (LET ((X (+ OFFSET0 (CODE-OBJECT-HEADER-N-BYTES CODE-OBJECT)))) ..).
1560 (declaim (ftype (function (descriptor sb!vm:word)) calc-offset))
1561 (defun calc-offset (code-object offset-from-tail-of-header)
1562   (let* ((header (read-memory code-object))
1563          (header-n-words (ash (descriptor-bits header)
1564                               (- sb!vm:n-widetag-bits)))
1565          (header-n-bytes (ash header-n-words sb!vm:word-shift))
1566          (result (+ offset-from-tail-of-header header-n-bytes)))
1567     result))
1568
1569 (declaim (ftype (function (descriptor sb!vm:word sb!vm:word keyword))
1570                 do-cold-fixup))
1571 (defun do-cold-fixup (code-object after-header value kind)
1572   (let* ((offset-within-code-object (calc-offset code-object after-header))
1573          (gspace-bytes (descriptor-bytes code-object))
1574          (gspace-byte-offset (+ (descriptor-byte-offset code-object)
1575                                 offset-within-code-object))
1576          (gspace-byte-address (gspace-byte-address
1577                                (descriptor-gspace code-object))))
1578     (ecase +backend-fasl-file-implementation+
1579       ;; See CMU CL source for other formerly-supported architectures
1580       ;; (and note that you have to rewrite them to use VECTOR-REF
1581       ;; unstead of SAP-REF).
1582       (:alpha
1583          (ecase kind
1584          (:jmp-hint
1585           (assert (zerop (ldb (byte 2 0) value)))
1586           #+nil ;; was commented out in cmucl source too.  Don't know what
1587           ;; it does   -dan 2001.05.03
1588             (setf (sap-ref-16 sap 0)
1589                 (logior (sap-ref-16 sap 0) (ldb (byte 14 0) (ash value -2)))))
1590          (:bits-63-48
1591           (let* ((value (if (logbitp 15 value) (+ value (ash 1 16)) value))
1592                  (value (if (logbitp 31 value) (+ value (ash 1 32)) value))
1593                  (value (if (logbitp 47 value) (+ value (ash 1 48)) value)))
1594             (setf (byte-vector-ref-8 gspace-bytes gspace-byte-offset)
1595                   (ldb (byte 8 48) value)
1596                   (byte-vector-ref-8 gspace-bytes (1+ gspace-byte-offset))
1597                   (ldb (byte 8 56) value))))
1598          (:bits-47-32
1599           (let* ((value (if (logbitp 15 value) (+ value (ash 1 16)) value))
1600                  (value (if (logbitp 31 value) (+ value (ash 1 32)) value)))
1601             (setf (byte-vector-ref-8 gspace-bytes gspace-byte-offset)
1602                   (ldb (byte 8 32) value)
1603                   (byte-vector-ref-8 gspace-bytes (1+ gspace-byte-offset))
1604                   (ldb (byte 8 40) value))))
1605          (:ldah
1606           (let ((value (if (logbitp 15 value) (+ value (ash 1 16)) value)))
1607             (setf (byte-vector-ref-8 gspace-bytes gspace-byte-offset)
1608                   (ldb (byte 8 16) value)
1609                   (byte-vector-ref-8 gspace-bytes (1+ gspace-byte-offset))
1610                   (ldb (byte 8 24) value))))
1611          (:lda
1612           (setf (byte-vector-ref-8 gspace-bytes gspace-byte-offset)
1613                 (ldb (byte 8 0) value)
1614                 (byte-vector-ref-8 gspace-bytes (1+ gspace-byte-offset))
1615                 (ldb (byte 8 8) value)))))
1616       (:x86
1617        (let* ((un-fixed-up (byte-vector-ref-32 gspace-bytes
1618                                                gspace-byte-offset))
1619               (code-object-start-addr (logandc2 (descriptor-bits code-object)
1620                                                 sb!vm:lowtag-mask)))
1621          (assert (= code-object-start-addr
1622                   (+ gspace-byte-address
1623                      (descriptor-byte-offset code-object))))
1624          (ecase kind
1625            (:absolute
1626             (let ((fixed-up (+ value un-fixed-up)))
1627               (setf (byte-vector-ref-32 gspace-bytes gspace-byte-offset)
1628                     fixed-up)
1629               ;; comment from CMU CL sources:
1630               ;;
1631               ;; Note absolute fixups that point within the object.
1632               ;; KLUDGE: There seems to be an implicit assumption in
1633               ;; the old CMU CL code here, that if it doesn't point
1634               ;; before the object, it must point within the object
1635               ;; (not beyond it). It would be good to add an
1636               ;; explanation of why that's true, or an assertion that
1637               ;; it's really true, or both.
1638               (unless (< fixed-up code-object-start-addr)
1639                 (note-load-time-code-fixup code-object
1640                                            after-header
1641                                            value
1642                                            kind))))
1643            (:relative ; (used for arguments to X86 relative CALL instruction)
1644             (let ((fixed-up (- (+ value un-fixed-up)
1645                                gspace-byte-address
1646                                gspace-byte-offset
1647                                sb!vm:n-word-bytes))) ; length of CALL argument
1648               (setf (byte-vector-ref-32 gspace-bytes gspace-byte-offset)
1649                     fixed-up)
1650               ;; Note relative fixups that point outside the code
1651               ;; object, which is to say all relative fixups, since
1652               ;; relative addressing within a code object never needs
1653               ;; a fixup.
1654               (note-load-time-code-fixup code-object
1655                                          after-header
1656                                          value
1657                                          kind)))))) ))
1658   (values))
1659
1660 (defun resolve-assembler-fixups ()
1661   (dolist (fixup *cold-assembler-fixups*)
1662     (let* ((routine (car fixup))
1663            (value (lookup-assembler-reference routine)))
1664       (when value
1665         (do-cold-fixup (second fixup) (third fixup) value (fourth fixup))))))
1666
1667 ;;; *COLD-FOREIGN-SYMBOL-TABLE* becomes *!INITIAL-FOREIGN-SYMBOLS* in
1668 ;;; the core. When the core is loaded, !LOADER-COLD-INIT uses this to
1669 ;;; create *STATIC-FOREIGN-SYMBOLS*, which the code in
1670 ;;; target-load.lisp refers to.
1671 (defun linkage-info-to-core ()
1672   (let ((result *nil-descriptor*))
1673     (maphash (lambda (symbol value)
1674                (cold-push (cold-cons (string-to-core symbol)
1675                                      (number-to-core value))
1676                           result))
1677              *cold-foreign-symbol-table*)
1678     (cold-set (cold-intern '*!initial-foreign-symbols*) result))
1679   (let ((result *nil-descriptor*))
1680     (dolist (rtn *cold-assembler-routines*)
1681       (cold-push (cold-cons (cold-intern (car rtn))
1682                             (number-to-core (cdr rtn)))
1683                  result))
1684     (cold-set (cold-intern '*!initial-assembler-routines*) result)))
1685 \f
1686 ;;;; general machinery for cold-loading FASL files
1687
1688 ;;; FOP functions for cold loading
1689 (defvar *cold-fop-functions*
1690   ;; We start out with a copy of the ordinary *FOP-FUNCTIONS*. The
1691   ;; ones which aren't appropriate for cold load will be destructively
1692   ;; modified.
1693   (copy-seq *fop-functions*))
1694
1695 (defvar *normal-fop-functions*)
1696
1697 ;;; Cause a fop to have a special definition for cold load.
1698 ;;; 
1699 ;;; This is similar to DEFINE-FOP, but unlike DEFINE-FOP, this version
1700 ;;;   (1) looks up the code for this name (created by a previous
1701 ;;        DEFINE-FOP) instead of creating a code, and
1702 ;;;   (2) stores its definition in the *COLD-FOP-FUNCTIONS* vector,
1703 ;;;       instead of storing in the *FOP-FUNCTIONS* vector.
1704 (defmacro define-cold-fop ((name &optional (pushp t)) &rest forms)
1705   (aver (member pushp '(nil t :nope)))
1706   (let ((code (get name 'fop-code))
1707         (fname (symbolicate "COLD-" name)))
1708     (unless code
1709       (error "~S is not a defined FOP." name))
1710     `(progn
1711        (defun ,fname ()
1712          ,@(if (eq pushp :nope)
1713              forms
1714              `((with-fop-stack ,pushp ,@forms))))
1715        (setf (svref *cold-fop-functions* ,code) #',fname))))
1716
1717 (defmacro clone-cold-fop ((name &optional (pushp t)) (small-name) &rest forms)
1718   (aver (member pushp '(nil t :nope)))
1719   `(progn
1720     (macrolet ((clone-arg () '(read-arg 4)))
1721       (define-cold-fop (,name ,pushp) ,@forms))
1722     (macrolet ((clone-arg () '(read-arg 1)))
1723       (define-cold-fop (,small-name ,pushp) ,@forms))))
1724
1725 ;;; Cause a fop to be undefined in cold load.
1726 (defmacro not-cold-fop (name)
1727   `(define-cold-fop (,name)
1728      (error "The fop ~S is not supported in cold load." ',name)))
1729
1730 ;;; COLD-LOAD loads stuff into the core image being built by calling
1731 ;;; LOAD-AS-FASL with the fop function table rebound to a table of cold
1732 ;;; loading functions.
1733 (defun cold-load (filename)
1734   #!+sb-doc
1735   "Load the file named by FILENAME into the cold load image being built."
1736   (let* ((*normal-fop-functions* *fop-functions*)
1737          (*fop-functions* *cold-fop-functions*)
1738          (*cold-load-filename* (etypecase filename
1739                                  (string filename)
1740                                  (pathname (namestring filename)))))
1741     (with-open-file (s filename :element-type '(unsigned-byte 8))
1742       (load-as-fasl s nil nil))))
1743 \f
1744 ;;;; miscellaneous cold fops
1745
1746 (define-cold-fop (fop-misc-trap) *unbound-marker*)
1747
1748 (define-cold-fop (fop-character)
1749   (make-character-descriptor (read-arg 3)))
1750 (define-cold-fop (fop-short-character)
1751   (make-character-descriptor (read-arg 1)))
1752
1753 (define-cold-fop (fop-empty-list) *nil-descriptor*)
1754 (define-cold-fop (fop-truth) (cold-intern t))
1755
1756 (define-cold-fop (fop-normal-load :nope)
1757   (setq *fop-functions* *normal-fop-functions*))
1758
1759 (define-fop (fop-maybe-cold-load 82 :nope)
1760   (when *cold-load-filename*
1761     (setq *fop-functions* *cold-fop-functions*)))
1762
1763 (define-cold-fop (fop-maybe-cold-load :nope))
1764
1765 (clone-cold-fop (fop-struct)
1766                 (fop-small-struct)
1767   (let* ((size (clone-arg))
1768          (result (allocate-boxed-object *dynamic*
1769                                         (1+ size)
1770                                         sb!vm:instance-pointer-lowtag)))
1771     (write-memory result (make-other-immediate-descriptor
1772                           size sb!vm:instance-header-widetag))
1773     (do ((index (1- size) (1- index)))
1774         ((minusp index))
1775       (declare (fixnum index))
1776       (write-wordindexed result
1777                          (+ index sb!vm:instance-slots-offset)
1778                          (pop-stack)))
1779     result))
1780
1781 (define-cold-fop (fop-layout)
1782   (let* ((length-des (pop-stack))
1783          (depthoid-des (pop-stack))
1784          (cold-inherits (pop-stack))
1785          (name (pop-stack))
1786          (old (gethash name *cold-layouts*)))
1787     (declare (type descriptor length-des depthoid-des cold-inherits))
1788     (declare (type symbol name))
1789     ;; If a layout of this name has been defined already
1790     (if old
1791       ;; Enforce consistency between the previous definition and the
1792       ;; current definition, then return the previous definition.
1793       (destructuring-bind
1794           ;; FIXME: This would be more maintainable if we used
1795           ;; DEFSTRUCT (:TYPE LIST) to define COLD-LAYOUT. -- WHN 19990825
1796           (old-layout-descriptor
1797            old-name
1798            old-length
1799            old-inherits-list
1800            old-depthoid)
1801           old
1802         (declare (type descriptor old-layout-descriptor))
1803         (declare (type index old-length))
1804         (declare (type fixnum old-depthoid))
1805         (declare (type list old-inherits-list))
1806         (aver (eq name old-name))
1807         (let ((length (descriptor-fixnum length-des))
1808               (inherits-list (listify-cold-inherits cold-inherits))
1809               (depthoid (descriptor-fixnum depthoid-des)))
1810           (unless (= length old-length)
1811             (error "cold loading a reference to class ~S when the compile~%~
1812                    time length was ~S and current length is ~S"
1813                    name
1814                    length
1815                    old-length))
1816           (unless (equal inherits-list old-inherits-list)
1817             (error "cold loading a reference to class ~S when the compile~%~
1818                    time inherits were ~S~%~
1819                    and current inherits are ~S"
1820                    name
1821                    inherits-list
1822                    old-inherits-list))
1823           (unless (= depthoid old-depthoid)
1824             (error "cold loading a reference to class ~S when the compile~%~
1825                    time inheritance depthoid was ~S and current inheritance~%~
1826                    depthoid is ~S"
1827                    name
1828                    depthoid
1829                    old-depthoid)))
1830         old-layout-descriptor)
1831       ;; Make a new definition from scratch.
1832       (make-cold-layout name length-des cold-inherits depthoid-des))))
1833 \f
1834 ;;;; cold fops for loading symbols
1835
1836 ;;; Load a symbol SIZE characters long from *FASL-INPUT-STREAM* and
1837 ;;; intern that symbol in PACKAGE.
1838 (defun cold-load-symbol (size package)
1839   (let ((string (make-string size)))
1840     (read-string-as-bytes *fasl-input-stream* string)
1841     (cold-intern (intern string package) package)))
1842
1843 (macrolet ((frob (name pname-len package-len)
1844              `(define-cold-fop (,name)
1845                 (let ((index (read-arg ,package-len)))
1846                   (push-fop-table
1847                    (cold-load-symbol (read-arg ,pname-len)
1848                                      (svref *current-fop-table* index)))))))
1849   (frob fop-symbol-in-package-save 4 4)
1850   (frob fop-small-symbol-in-package-save 1 4)
1851   (frob fop-symbol-in-byte-package-save 4 1)
1852   (frob fop-small-symbol-in-byte-package-save 1 1))
1853
1854 (clone-cold-fop (fop-lisp-symbol-save)
1855                 (fop-lisp-small-symbol-save)
1856   (push-fop-table (cold-load-symbol (clone-arg) *cl-package*)))
1857
1858 (clone-cold-fop (fop-keyword-symbol-save)
1859                 (fop-keyword-small-symbol-save)
1860   (push-fop-table (cold-load-symbol (clone-arg) *keyword-package*)))
1861
1862 (clone-cold-fop (fop-uninterned-symbol-save)
1863                 (fop-uninterned-small-symbol-save)
1864   (let* ((size (clone-arg))
1865          (name (make-string size)))
1866     (read-string-as-bytes *fasl-input-stream* name)
1867     (let ((symbol-des (allocate-symbol name)))
1868       (push-fop-table symbol-des))))
1869 \f
1870 ;;;; cold fops for loading lists
1871
1872 ;;; Make a list of the top LENGTH things on the fop stack. The last
1873 ;;; cdr of the list is set to LAST.
1874 (defmacro cold-stack-list (length last)
1875   `(do* ((index ,length (1- index))
1876          (result ,last (cold-cons (pop-stack) result)))
1877         ((= index 0) result)
1878      (declare (fixnum index))))
1879
1880 (define-cold-fop (fop-list)
1881   (cold-stack-list (read-arg 1) *nil-descriptor*))
1882 (define-cold-fop (fop-list*)
1883   (cold-stack-list (read-arg 1) (pop-stack)))
1884 (define-cold-fop (fop-list-1)
1885   (cold-stack-list 1 *nil-descriptor*))
1886 (define-cold-fop (fop-list-2)
1887   (cold-stack-list 2 *nil-descriptor*))
1888 (define-cold-fop (fop-list-3)
1889   (cold-stack-list 3 *nil-descriptor*))
1890 (define-cold-fop (fop-list-4)
1891   (cold-stack-list 4 *nil-descriptor*))
1892 (define-cold-fop (fop-list-5)
1893   (cold-stack-list 5 *nil-descriptor*))
1894 (define-cold-fop (fop-list-6)
1895   (cold-stack-list 6 *nil-descriptor*))
1896 (define-cold-fop (fop-list-7)
1897   (cold-stack-list 7 *nil-descriptor*))
1898 (define-cold-fop (fop-list-8)
1899   (cold-stack-list 8 *nil-descriptor*))
1900 (define-cold-fop (fop-list*-1)
1901   (cold-stack-list 1 (pop-stack)))
1902 (define-cold-fop (fop-list*-2)
1903   (cold-stack-list 2 (pop-stack)))
1904 (define-cold-fop (fop-list*-3)
1905   (cold-stack-list 3 (pop-stack)))
1906 (define-cold-fop (fop-list*-4)
1907   (cold-stack-list 4 (pop-stack)))
1908 (define-cold-fop (fop-list*-5)
1909   (cold-stack-list 5 (pop-stack)))
1910 (define-cold-fop (fop-list*-6)
1911   (cold-stack-list 6 (pop-stack)))
1912 (define-cold-fop (fop-list*-7)
1913   (cold-stack-list 7 (pop-stack)))
1914 (define-cold-fop (fop-list*-8)
1915   (cold-stack-list 8 (pop-stack)))
1916 \f
1917 ;;;; cold fops for loading vectors
1918
1919 (clone-cold-fop (fop-string)
1920                 (fop-small-string)
1921   (let* ((len (clone-arg))
1922          (string (make-string len)))
1923     (read-string-as-bytes *fasl-input-stream* string)
1924     (string-to-core string)))
1925
1926 (clone-cold-fop (fop-vector)
1927                 (fop-small-vector)
1928   (let* ((size (clone-arg))
1929          (result (allocate-vector-object *dynamic*
1930                                          sb!vm:n-word-bits
1931                                          size
1932                                          sb!vm:simple-vector-widetag)))
1933     (do ((index (1- size) (1- index)))
1934         ((minusp index))
1935       (declare (fixnum index))
1936       (write-wordindexed result
1937                          (+ index sb!vm:vector-data-offset)
1938                          (pop-stack)))
1939     result))
1940
1941 (define-cold-fop (fop-int-vector)
1942   (let* ((len (read-arg 4))
1943          (sizebits (read-arg 1))
1944          (type (case sizebits
1945                  (1 sb!vm:simple-bit-vector-widetag)
1946                  (2 sb!vm:simple-array-unsigned-byte-2-widetag)
1947                  (4 sb!vm:simple-array-unsigned-byte-4-widetag)
1948                  (8 sb!vm:simple-array-unsigned-byte-8-widetag)
1949                  (16 sb!vm:simple-array-unsigned-byte-16-widetag)
1950                  (32 sb!vm:simple-array-unsigned-byte-32-widetag)
1951                  (t (error "losing element size: ~D" sizebits))))
1952          (result (allocate-vector-object *dynamic* sizebits len type))
1953          (start (+ (descriptor-byte-offset result)
1954                    (ash sb!vm:vector-data-offset sb!vm:word-shift)))
1955          (end (+ start
1956                  (ceiling (* len sizebits)
1957                           sb!vm:n-byte-bits))))
1958     (read-sequence-or-die (descriptor-bytes result)
1959                           *fasl-input-stream*
1960                           :start start
1961                           :end end)
1962     result))
1963
1964 (define-cold-fop (fop-single-float-vector)
1965   (let* ((len (read-arg 4))
1966          (result (allocate-vector-object
1967                   *dynamic*
1968                   sb!vm:n-word-bits
1969                   len
1970                   sb!vm:simple-array-single-float-widetag))
1971          (start (+ (descriptor-byte-offset result)
1972                    (ash sb!vm:vector-data-offset sb!vm:word-shift)))
1973          (end (+ start (* len sb!vm:n-word-bytes))))
1974     (read-sequence-or-die (descriptor-bytes result)
1975                           *fasl-input-stream*
1976                           :start start
1977                           :end end)
1978     result))
1979
1980 (not-cold-fop fop-double-float-vector)
1981 #!+long-float (not-cold-fop fop-long-float-vector)
1982 (not-cold-fop fop-complex-single-float-vector)
1983 (not-cold-fop fop-complex-double-float-vector)
1984 #!+long-float (not-cold-fop fop-complex-long-float-vector)
1985
1986 (define-cold-fop (fop-array)
1987   (let* ((rank (read-arg 4))
1988          (data-vector (pop-stack))
1989          (result (allocate-boxed-object *dynamic*
1990                                         (+ sb!vm:array-dimensions-offset rank)
1991                                         sb!vm:other-pointer-lowtag)))
1992     (write-memory result
1993                   (make-other-immediate-descriptor rank
1994                                                    sb!vm:simple-array-widetag))
1995     (write-wordindexed result sb!vm:array-fill-pointer-slot *nil-descriptor*)
1996     (write-wordindexed result sb!vm:array-data-slot data-vector)
1997     (write-wordindexed result sb!vm:array-displacement-slot *nil-descriptor*)
1998     (write-wordindexed result sb!vm:array-displaced-p-slot *nil-descriptor*)
1999     (let ((total-elements 1))
2000       (dotimes (axis rank)
2001         (let ((dim (pop-stack)))
2002           (unless (or (= (descriptor-lowtag dim) sb!vm:even-fixnum-lowtag)
2003                       (= (descriptor-lowtag dim) sb!vm:odd-fixnum-lowtag))
2004             (error "non-fixnum dimension? (~S)" dim))
2005           (setf total-elements
2006                 (* total-elements
2007                    (logior (ash (descriptor-high dim)
2008                                 (- descriptor-low-bits
2009                                    (1- sb!vm:n-lowtag-bits)))
2010                            (ash (descriptor-low dim)
2011                                 (- 1 sb!vm:n-lowtag-bits)))))
2012           (write-wordindexed result
2013                              (+ sb!vm:array-dimensions-offset axis)
2014                              dim)))
2015       (write-wordindexed result
2016                          sb!vm:array-elements-slot
2017                          (make-fixnum-descriptor total-elements)))
2018     result))
2019 \f
2020 ;;;; cold fops for loading numbers
2021
2022 (defmacro define-cold-number-fop (fop)
2023   `(define-cold-fop (,fop :nope)
2024      ;; Invoke the ordinary warm version of this fop to push the
2025      ;; number.
2026      (,fop)
2027      ;; Replace the warm fop result with the cold image of the warm
2028      ;; fop result.
2029      (with-fop-stack t
2030        (let ((number (pop-stack)))
2031          (number-to-core number)))))
2032
2033 (define-cold-number-fop fop-single-float)
2034 (define-cold-number-fop fop-double-float)
2035 (define-cold-number-fop fop-integer)
2036 (define-cold-number-fop fop-small-integer)
2037 (define-cold-number-fop fop-word-integer)
2038 (define-cold-number-fop fop-byte-integer)
2039 (define-cold-number-fop fop-complex-single-float)
2040 (define-cold-number-fop fop-complex-double-float)
2041
2042 #!+long-float
2043 (define-cold-fop (fop-long-float)
2044   (ecase +backend-fasl-file-implementation+
2045     (:x86 ; (which has 80-bit long-float format)
2046      (prepare-for-fast-read-byte *fasl-input-stream*
2047        (let* ((des (allocate-unboxed-object *dynamic* sb!vm:n-word-bits
2048                                             (1- sb!vm:long-float-size)
2049                                             sb!vm:long-float-widetag))
2050               (low-bits (make-random-descriptor (fast-read-u-integer 4)))
2051               (high-bits (make-random-descriptor (fast-read-u-integer 4)))
2052               (exp-bits (make-random-descriptor (fast-read-s-integer 2))))
2053          (done-with-fast-read-byte)
2054          (write-wordindexed des sb!vm:long-float-value-slot low-bits)
2055          (write-wordindexed des (1+ sb!vm:long-float-value-slot) high-bits)
2056          (write-wordindexed des (+ 2 sb!vm:long-float-value-slot) exp-bits)
2057          des)))
2058     ;; This was supported in CMU CL, but isn't currently supported in
2059     ;; SBCL.
2060     #+nil
2061     (#.sb!c:sparc-fasl-file-implementation ; 128 bit long-float format
2062      (prepare-for-fast-read-byte *fasl-input-stream*
2063        (let* ((des (allocate-unboxed-object *dynamic* sb!vm:n-word-bits
2064                                             (1- sb!vm:long-float-size)
2065                                             sb!vm:long-float-widetag))
2066               (low-bits (make-random-descriptor (fast-read-u-integer 4)))
2067               (mid-bits (make-random-descriptor (fast-read-u-integer 4)))
2068               (high-bits (make-random-descriptor (fast-read-u-integer 4)))
2069               (exp-bits (make-random-descriptor (fast-read-s-integer 4))))
2070          (done-with-fast-read-byte)
2071          (write-wordindexed des sb!vm:long-float-value-slot exp-bits)
2072          (write-wordindexed des (1+ sb!vm:long-float-value-slot) high-bits)
2073          (write-wordindexed des (+ 2 sb!vm:long-float-value-slot) mid-bits)
2074          (write-wordindexed des (+ 3 sb!vm:long-float-value-slot) low-bits)
2075          des)))))
2076
2077 #!+long-float
2078 (define-cold-fop (fop-complex-long-float)
2079   (ecase +backend-fasl-file-implementation+
2080     (:x86 ; (which has 80-bit long-float format)
2081      (prepare-for-fast-read-byte *fasl-input-stream*
2082        (let* ((des (allocate-unboxed-object *dynamic* sb!vm:n-word-bits
2083                                             (1- sb!vm:complex-long-float-size)
2084                                             sb!vm:complex-long-float-widetag))
2085               (real-low-bits (make-random-descriptor (fast-read-u-integer 4)))
2086               (real-high-bits (make-random-descriptor (fast-read-u-integer 4)))
2087               (real-exp-bits (make-random-descriptor (fast-read-s-integer 2)))
2088               (imag-low-bits (make-random-descriptor (fast-read-u-integer 4)))
2089               (imag-high-bits (make-random-descriptor (fast-read-u-integer 4)))
2090               (imag-exp-bits (make-random-descriptor (fast-read-s-integer 2))))
2091          (done-with-fast-read-byte)
2092          (write-wordindexed des
2093                             sb!vm:complex-long-float-real-slot
2094                             real-low-bits)
2095          (write-wordindexed des
2096                             (1+ sb!vm:complex-long-float-real-slot)
2097                             real-high-bits)
2098          (write-wordindexed des
2099                             (+ 2 sb!vm:complex-long-float-real-slot)
2100                             real-exp-bits)
2101          (write-wordindexed des
2102                             sb!vm:complex-long-float-imag-slot
2103                             imag-low-bits)
2104          (write-wordindexed des
2105                             (1+ sb!vm:complex-long-float-imag-slot)
2106                             imag-high-bits)
2107          (write-wordindexed des
2108                             (+ 2 sb!vm:complex-long-float-imag-slot)
2109                             imag-exp-bits)
2110          des)))
2111     ;; This was supported in CMU CL, but isn't currently supported in SBCL.
2112     #+nil
2113     (#.sb!c:sparc-fasl-file-implementation ; 128 bit long-float format
2114      (prepare-for-fast-read-byte *fasl-input-stream*
2115        (let* ((des (allocate-unboxed-object *dynamic* sb!vm:n-word-bits
2116                                             (1- sb!vm:complex-long-float-size)
2117                                             sb!vm:complex-long-float-widetag))
2118               (real-low-bits (make-random-descriptor (fast-read-u-integer 4)))
2119               (real-mid-bits (make-random-descriptor (fast-read-u-integer 4)))
2120               (real-high-bits (make-random-descriptor (fast-read-u-integer 4)))
2121               (real-exp-bits (make-random-descriptor (fast-read-s-integer 4)))
2122               (imag-low-bits (make-random-descriptor (fast-read-u-integer 4)))
2123               (imag-mid-bits (make-random-descriptor (fast-read-u-integer 4)))
2124               (imag-high-bits (make-random-descriptor (fast-read-u-integer 4)))
2125               (imag-exp-bits (make-random-descriptor (fast-read-s-integer 4))))
2126          (done-with-fast-read-byte)
2127          (write-wordindexed des
2128                             sb!vm:complex-long-float-real-slot
2129                             real-exp-bits)
2130          (write-wordindexed des
2131                             (1+ sb!vm:complex-long-float-real-slot)
2132                             real-high-bits)
2133          (write-wordindexed des
2134                             (+ 2 sb!vm:complex-long-float-real-slot)
2135                             real-mid-bits)
2136          (write-wordindexed des
2137                             (+ 3 sb!vm:complex-long-float-real-slot)
2138                             real-low-bits)
2139          (write-wordindexed des
2140                             sb!vm:complex-long-float-real-slot
2141                             imag-exp-bits)
2142          (write-wordindexed des
2143                             (1+ sb!vm:complex-long-float-real-slot)
2144                             imag-high-bits)
2145          (write-wordindexed des
2146                             (+ 2 sb!vm:complex-long-float-real-slot)
2147                             imag-mid-bits)
2148          (write-wordindexed des
2149                             (+ 3 sb!vm:complex-long-float-real-slot)
2150                             imag-low-bits)
2151          des)))))
2152
2153 (define-cold-fop (fop-ratio)
2154   (let ((den (pop-stack)))
2155     (number-pair-to-core (pop-stack) den sb!vm:ratio-widetag)))
2156
2157 (define-cold-fop (fop-complex)
2158   (let ((im (pop-stack)))
2159     (number-pair-to-core (pop-stack) im sb!vm:complex-widetag)))
2160 \f
2161 ;;;; cold fops for calling (or not calling)
2162
2163 (not-cold-fop fop-eval)
2164 (not-cold-fop fop-eval-for-effect)
2165
2166 (defvar *load-time-value-counter*)
2167
2168 (define-cold-fop (fop-funcall)
2169   (unless (= (read-arg 1) 0)
2170     (error "You can't FOP-FUNCALL arbitrary stuff in cold load."))
2171   (let ((counter *load-time-value-counter*))
2172     (cold-push (cold-cons
2173                 (cold-intern :load-time-value)
2174                 (cold-cons
2175                  (pop-stack)
2176                  (cold-cons
2177                   (number-to-core counter)
2178                   *nil-descriptor*)))
2179                *current-reversed-cold-toplevels*)
2180     (setf *load-time-value-counter* (1+ counter))
2181     (make-descriptor 0 0 nil counter)))
2182
2183 (defun finalize-load-time-value-noise ()
2184   (cold-set (cold-intern '*!load-time-values*)
2185             (allocate-vector-object *dynamic*
2186                                     sb!vm:n-word-bits
2187                                     *load-time-value-counter*
2188                                     sb!vm:simple-vector-widetag)))
2189
2190 (define-cold-fop (fop-funcall-for-effect nil)
2191   (if (= (read-arg 1) 0)
2192       (cold-push (pop-stack)
2193                  *current-reversed-cold-toplevels*)
2194       (error "You can't FOP-FUNCALL arbitrary stuff in cold load.")))
2195 \f
2196 ;;;; cold fops for fixing up circularities
2197
2198 (define-cold-fop (fop-rplaca nil)
2199   (let ((obj (svref *current-fop-table* (read-arg 4)))
2200         (idx (read-arg 4)))
2201     (write-memory (cold-nthcdr idx obj) (pop-stack))))
2202
2203 (define-cold-fop (fop-rplacd nil)
2204   (let ((obj (svref *current-fop-table* (read-arg 4)))
2205         (idx (read-arg 4)))
2206     (write-wordindexed (cold-nthcdr idx obj) 1 (pop-stack))))
2207
2208 (define-cold-fop (fop-svset nil)
2209   (let ((obj (svref *current-fop-table* (read-arg 4)))
2210         (idx (read-arg 4)))
2211     (write-wordindexed obj
2212                    (+ idx
2213                       (ecase (descriptor-lowtag obj)
2214                         (#.sb!vm:instance-pointer-lowtag 1)
2215                         (#.sb!vm:other-pointer-lowtag 2)))
2216                    (pop-stack))))
2217
2218 (define-cold-fop (fop-structset nil)
2219   (let ((obj (svref *current-fop-table* (read-arg 4)))
2220         (idx (read-arg 4)))
2221     (write-wordindexed obj (1+ idx) (pop-stack))))
2222
2223 (define-cold-fop (fop-nthcdr t)
2224   (cold-nthcdr (read-arg 4) (pop-stack)))
2225
2226 (defun cold-nthcdr (index obj)
2227   (dotimes (i index)
2228     (setq obj (read-wordindexed obj 1)))
2229   obj)
2230 \f
2231 ;;;; cold fops for loading code objects and functions
2232
2233 ;;; the names of things which have had COLD-FSET used on them already
2234 ;;; (used to make sure that we don't try to statically link a name to
2235 ;;; more than one definition)
2236 (defparameter *cold-fset-warm-names*
2237   ;; This can't be an EQL hash table because names can be conses, e.g.
2238   ;; (SETF CAR).
2239   (make-hash-table :test 'equal))
2240
2241 (define-cold-fop (fop-fset nil)
2242   (let* ((fn (pop-stack))
2243          (cold-name (pop-stack))
2244          (warm-name (warm-fun-name cold-name)))
2245     (if (gethash warm-name *cold-fset-warm-names*)
2246         (error "duplicate COLD-FSET for ~S" warm-name)
2247         (setf (gethash warm-name *cold-fset-warm-names*) t))
2248     (static-fset cold-name fn)))
2249
2250 (define-cold-fop (fop-fdefinition)
2251   (cold-fdefinition-object (pop-stack)))
2252
2253 (define-cold-fop (fop-sanctify-for-execution)
2254   (pop-stack))
2255
2256 ;;; Setting this variable shows what code looks like before any
2257 ;;; fixups (or function headers) are applied.
2258 #!+sb-show (defvar *show-pre-fixup-code-p* nil)
2259
2260 ;;; FIXME: The logic here should be converted into a function
2261 ;;; COLD-CODE-FOP-GUTS (NCONST CODE-SIZE) called by DEFINE-COLD-FOP
2262 ;;; FOP-CODE and DEFINE-COLD-FOP FOP-SMALL-CODE, so that
2263 ;;; variable-capture nastiness like (LET ((NCONST ,NCONST) ..) ..)
2264 ;;; doesn't keep me awake at night.
2265 (defmacro define-cold-code-fop (name nconst code-size)
2266   `(define-cold-fop (,name)
2267      (let* ((nconst ,nconst)
2268             (code-size ,code-size)
2269             (raw-header-n-words (+ sb!vm:code-trace-table-offset-slot nconst))
2270             (header-n-words
2271              ;; Note: we round the number of constants up to ensure
2272              ;; that the code vector will be properly aligned.
2273              (round-up raw-header-n-words 2))
2274             (des (allocate-cold-descriptor *dynamic*
2275                                            (+ (ash header-n-words
2276                                                    sb!vm:word-shift)
2277                                               code-size)
2278                                            sb!vm:other-pointer-lowtag)))
2279        (write-memory des
2280                      (make-other-immediate-descriptor
2281                       header-n-words sb!vm:code-header-widetag))
2282        (write-wordindexed des
2283                           sb!vm:code-code-size-slot
2284                           (make-fixnum-descriptor
2285                            (ash (+ code-size (1- (ash 1 sb!vm:word-shift)))
2286                                 (- sb!vm:word-shift))))
2287        (write-wordindexed des sb!vm:code-entry-points-slot *nil-descriptor*)
2288        (write-wordindexed des sb!vm:code-debug-info-slot (pop-stack))
2289        (when (oddp raw-header-n-words)
2290          (write-wordindexed des
2291                             raw-header-n-words
2292                             (make-random-descriptor 0)))
2293        (do ((index (1- raw-header-n-words) (1- index)))
2294            ((< index sb!vm:code-trace-table-offset-slot))
2295          (write-wordindexed des index (pop-stack)))
2296        (let* ((start (+ (descriptor-byte-offset des)
2297                         (ash header-n-words sb!vm:word-shift)))
2298               (end (+ start code-size)))
2299          (read-sequence-or-die (descriptor-bytes des)
2300                                *fasl-input-stream*
2301                                :start start
2302                                :end end)
2303          #!+sb-show
2304          (when *show-pre-fixup-code-p*
2305            (format *trace-output*
2306                    "~&/raw code from code-fop ~D ~D:~%"
2307                    nconst
2308                    code-size)
2309            (do ((i start (+ i sb!vm:n-word-bytes)))
2310                ((>= i end))
2311              (format *trace-output*
2312                      "/#X~8,'0x: #X~8,'0x~%"
2313                      (+ i (gspace-byte-address (descriptor-gspace des)))
2314                      (byte-vector-ref-32 (descriptor-bytes des) i)))))
2315        des)))
2316
2317 (define-cold-code-fop fop-code (read-arg 4) (read-arg 4))
2318
2319 (define-cold-code-fop fop-small-code (read-arg 1) (read-arg 2))
2320
2321 (clone-cold-fop (fop-alter-code nil)
2322                 (fop-byte-alter-code)
2323   (let ((slot (clone-arg))
2324         (value (pop-stack))
2325         (code (pop-stack)))
2326     (write-wordindexed code slot value)))
2327
2328 (define-cold-fop (fop-function-entry)
2329   (let* ((type (pop-stack))
2330          (arglist (pop-stack))
2331          (name (pop-stack))
2332          (code-object (pop-stack))
2333          (offset (calc-offset code-object (read-arg 4)))
2334          (fn (descriptor-beyond code-object
2335                                 offset
2336                                 sb!vm:fun-pointer-lowtag))
2337          (next (read-wordindexed code-object sb!vm:code-entry-points-slot)))
2338     (unless (zerop (logand offset sb!vm:lowtag-mask))
2339       ;; FIXME: This should probably become a fatal error.
2340       (warn "unaligned function entry: ~S at #X~X" name offset))
2341     (write-wordindexed code-object sb!vm:code-entry-points-slot fn)
2342     (write-memory fn
2343                   (make-other-immediate-descriptor
2344                    (ash offset (- sb!vm:word-shift))
2345                    sb!vm:simple-fun-header-widetag))
2346     (write-wordindexed fn
2347                        sb!vm:simple-fun-self-slot
2348                        ;; KLUDGE: Wiring decisions like this in at
2349                        ;; this level ("if it's an x86") instead of a
2350                        ;; higher level of abstraction ("if it has such
2351                        ;; and such relocation peculiarities (which
2352                        ;; happen to be confined to the x86)") is bad.
2353                        ;; It would be nice if the code were instead
2354                        ;; conditional on some more descriptive
2355                        ;; feature, :STICKY-CODE or
2356                        ;; :LOAD-GC-INTERACTION or something.
2357                        ;;
2358                        ;; FIXME: The X86 definition of the function
2359                        ;; self slot breaks everything object.tex says
2360                        ;; about it. (As far as I can tell, the X86
2361                        ;; definition makes it a pointer to the actual
2362                        ;; code instead of a pointer back to the object
2363                        ;; itself.) Ask on the mailing list whether
2364                        ;; this is documented somewhere, and if not,
2365                        ;; try to reverse engineer some documentation
2366                        ;; before release.
2367                        #!-x86
2368                        ;; a pointer back to the function object, as
2369                        ;; described in CMU CL
2370                        ;; src/docs/internals/object.tex
2371                        fn
2372                        #!+x86
2373                        ;; KLUDGE: a pointer to the actual code of the
2374                        ;; object, as described nowhere that I can find
2375                        ;; -- WHN 19990907
2376                        (make-random-descriptor
2377                         (+ (descriptor-bits fn)
2378                            (- (ash sb!vm:simple-fun-code-offset
2379                                    sb!vm:word-shift)
2380                               ;; FIXME: We should mask out the type
2381                               ;; bits, not assume we know what they
2382                               ;; are and subtract them out this way.
2383                               sb!vm:fun-pointer-lowtag))))
2384     (write-wordindexed fn sb!vm:simple-fun-next-slot next)
2385     (write-wordindexed fn sb!vm:simple-fun-name-slot name)
2386     (write-wordindexed fn sb!vm:simple-fun-arglist-slot arglist)
2387     (write-wordindexed fn sb!vm:simple-fun-type-slot type)
2388     fn))
2389
2390 (define-cold-fop (fop-foreign-fixup)
2391   (let* ((kind (pop-stack))
2392          (code-object (pop-stack))
2393          (len (read-arg 1))
2394          (sym (make-string len)))
2395     (read-string-as-bytes *fasl-input-stream* sym)
2396     (let ((offset (read-arg 4))
2397           (value (cold-foreign-symbol-address-as-integer sym)))
2398       (do-cold-fixup code-object offset value kind))
2399     code-object))
2400
2401 (define-cold-fop (fop-assembler-code)
2402   (let* ((length (read-arg 4))
2403          (header-n-words
2404           ;; Note: we round the number of constants up to ensure that
2405           ;; the code vector will be properly aligned.
2406           (round-up sb!vm:code-constants-offset 2))
2407          (des (allocate-cold-descriptor *read-only*
2408                                         (+ (ash header-n-words
2409                                                 sb!vm:word-shift)
2410                                            length)
2411                                         sb!vm:other-pointer-lowtag)))
2412     (write-memory des
2413                   (make-other-immediate-descriptor
2414                    header-n-words sb!vm:code-header-widetag))
2415     (write-wordindexed des
2416                        sb!vm:code-code-size-slot
2417                        (make-fixnum-descriptor
2418                         (ash (+ length (1- (ash 1 sb!vm:word-shift)))
2419                              (- sb!vm:word-shift))))
2420     (write-wordindexed des sb!vm:code-entry-points-slot *nil-descriptor*)
2421     (write-wordindexed des sb!vm:code-debug-info-slot *nil-descriptor*)
2422
2423     (let* ((start (+ (descriptor-byte-offset des)
2424                      (ash header-n-words sb!vm:word-shift)))
2425            (end (+ start length)))
2426       (read-sequence-or-die (descriptor-bytes des)
2427                             *fasl-input-stream*
2428                             :start start
2429                             :end end))
2430     des))
2431
2432 (define-cold-fop (fop-assembler-routine)
2433   (let* ((routine (pop-stack))
2434          (des (pop-stack))
2435          (offset (calc-offset des (read-arg 4))))
2436     (record-cold-assembler-routine
2437      routine
2438      (+ (logandc2 (descriptor-bits des) sb!vm:lowtag-mask) offset))
2439     des))
2440
2441 (define-cold-fop (fop-assembler-fixup)
2442   (let* ((routine (pop-stack))
2443          (kind (pop-stack))
2444          (code-object (pop-stack))
2445          (offset (read-arg 4)))
2446     (record-cold-assembler-fixup routine code-object offset kind)
2447     code-object))
2448
2449 (define-cold-fop (fop-code-object-fixup)
2450   (let* ((kind (pop-stack))
2451          (code-object (pop-stack))
2452          (offset (read-arg 4))
2453          (value (descriptor-bits code-object)))
2454     (do-cold-fixup code-object offset value kind)
2455     code-object))
2456 \f
2457 ;;;; emitting C header file
2458
2459 (defun tailwise-equal (string tail)
2460   (and (>= (length string) (length tail))
2461        (string= string tail :start1 (- (length string) (length tail)))))
2462
2463 (defun write-c-header ()
2464
2465   ;; writing beginning boilerplate
2466   (format t "/*~%")
2467   (dolist (line
2468            '("This is a machine-generated file. Please do not edit it by hand."
2469              ""
2470              "This file contains low-level information about the"
2471              "internals of a particular version and configuration"
2472              "of SBCL. It is used by the C compiler to create a runtime"
2473              "support environment, an executable program in the host"
2474              "operating system's native format, which can then be used to"
2475              "load and run 'core' files, which are basically programs"
2476              "in SBCL's own format."))
2477     (format t " * ~A~%" line))
2478   (format t " */~%")
2479   (terpri)
2480   (format t "#ifndef _SBCL_H_~%#define _SBCL_H_~%")
2481   (terpri)
2482
2483   ;; propagating *SHEBANG-FEATURES* into C-level #define's
2484   (dolist (shebang-feature-name (sort (mapcar #'symbol-name
2485                                               sb-cold:*shebang-features*)
2486                                       #'string<))
2487     (format t
2488             "#define LISP_FEATURE_~A~%"
2489             (substitute #\_ #\- shebang-feature-name)))
2490   (terpri)
2491
2492   ;; writing miscellaneous constants
2493   (format t "#define SBCL_CORE_VERSION_INTEGER ~D~%" sbcl-core-version-integer)
2494   (format t
2495           "#define SBCL_VERSION_STRING ~S~%"
2496           (sb!xc:lisp-implementation-version))
2497   (format t "#define CORE_MAGIC 0x~X~%" core-magic)
2498   (terpri)
2499   ;; FIXME: Other things from core.h should be defined here too:
2500   ;; #define CORE_END 3840
2501   ;; #define CORE_NDIRECTORY 3861
2502   ;; #define CORE_VALIDATE 3845
2503   ;; #define CORE_VERSION 3860
2504   ;; #define CORE_MACHINE_STATE 3862
2505   ;; (Except that some of them are obsolete and should be deleted instead.)
2506   ;; also
2507   ;; #define DYNAMIC_SPACE_ID (1)
2508   ;; #define STATIC_SPACE_ID (2)
2509   ;; #define READ_ONLY_SPACE_ID (3)
2510
2511   ;; writing entire families of named constants from SB!VM
2512   (let ((constants nil))
2513     (do-external-symbols (symbol (find-package "SB!VM"))
2514       (when (constantp symbol)
2515         (let ((name (symbol-name symbol)))
2516           (labels (;; shared machinery
2517                    (record (string priority)
2518                      (push (list string
2519                                  priority
2520                                  (symbol-value symbol)
2521                                  (documentation symbol 'variable))
2522                            constants))
2523                    ;; machinery for old-style CMU CL Lisp-to-C
2524                    ;; arbitrary renaming, being phased out in favor of
2525                    ;; the newer systematic RECORD-WITH-TRANSLATED-NAME
2526                    ;; renaming
2527                    (record-with-munged-name (prefix string priority)
2528                      (record (concatenate
2529                               'simple-string
2530                               prefix
2531                               (delete #\- (string-capitalize string)))
2532                              priority))
2533                    (maybe-record-with-munged-name (tail prefix priority)
2534                      (when (tailwise-equal name tail)
2535                        (record-with-munged-name prefix
2536                                                 (subseq name 0
2537                                                         (- (length name)
2538                                                            (length tail)))
2539                                                 priority)))
2540                    ;; machinery for new-style SBCL Lisp-to-C naming
2541                    (record-with-translated-name (priority)
2542                      (record (substitute #\_ #\- name)
2543                              priority))
2544                    (maybe-record-with-translated-name (suffixes priority)
2545                      (when (some (lambda (suffix)
2546                                    (tailwise-equal name suffix))
2547                                  suffixes)
2548                        (record-with-translated-name priority))))
2549
2550             (maybe-record-with-translated-name '("-LOWTAG") 0)
2551             (maybe-record-with-translated-name '("-WIDETAG") 1)
2552             (maybe-record-with-munged-name "-FLAG" "flag_" 2)
2553             (maybe-record-with-munged-name "-TRAP" "trap_" 3)
2554             (maybe-record-with-munged-name "-SUBTYPE" "subtype_" 4)
2555             (maybe-record-with-munged-name "-SC-NUMBER" "sc_" 5)
2556             (maybe-record-with-translated-name '("-START" "-END") 6)))))
2557     (setf constants
2558           (sort constants
2559                 #'(lambda (const1 const2)
2560                     (if (= (second const1) (second const2))
2561                       (< (third const1) (third const2))
2562                       (< (second const1) (second const2))))))
2563     (let ((prev-priority (second (car constants))))
2564       (dolist (const constants)
2565         (destructuring-bind (name priority value doc) const
2566           (unless (= prev-priority priority)
2567             (terpri)
2568             (setf prev-priority priority))
2569           (format t "#define ~A " name)
2570           (format t 
2571                   ;; KLUDGE: As of sbcl-0.6.7.14, we're dumping two
2572                   ;; different kinds of values here, (1) small codes
2573                   ;; and (2) machine addresses. The small codes can be
2574                   ;; dumped as bare integer values. The large machine
2575                   ;; addresses might cause problems if they're large
2576                   ;; and represented as (signed) C integers, so we
2577                   ;; want to force them to be unsigned. We do that by
2578                   ;; wrapping them in the LISPOBJ macro. (We could do
2579                   ;; it with a bare "(unsigned)" cast, except that
2580                   ;; this header file is used not only in C files, but
2581                   ;; also in assembly files, which don't understand
2582                   ;; the cast syntax. The LISPOBJ macro goes away in
2583                   ;; assembly files, but that shouldn't matter because
2584                   ;; we don't do arithmetic on address constants in
2585                   ;; assembly files. See? It really is a kludge..) --
2586                   ;; WHN 2000-10-18
2587                   (let (;; cutoff for treatment as a small code
2588                         (cutoff (expt 2 16)))
2589                     (cond ((minusp value)
2590                            (error "stub: negative values unsupported"))
2591                           ((< value cutoff)
2592                            "~D")
2593                           (t
2594                            "LISPOBJ(~D)")))
2595                   value)
2596           (format t " /* 0x~X */~@[  /* ~A */~]~%" value doc))))
2597     (terpri))
2598
2599   ;; writing codes/strings for internal errors
2600   (format t "#define ERRORS { \\~%")
2601   ;; FIXME: Is this just DOVECTOR?
2602   (let ((internal-errors sb!c:*backend-internal-errors*))
2603     (dotimes (i (length internal-errors))
2604       (format t "    ~S, /*~D*/ \\~%" (cdr (aref internal-errors i)) i)))
2605   (format t "    NULL \\~%}~%")
2606   (terpri)
2607
2608   ;; writing primitive object layouts
2609   (let ((structs (sort (copy-list sb!vm:*primitive-objects*) #'string<
2610                        :key #'(lambda (obj)
2611                                 (symbol-name
2612                                  (sb!vm:primitive-object-name obj))))))
2613     (format t "#ifndef LANGUAGE_ASSEMBLY~2%")
2614     (format t "#define LISPOBJ(x) ((lispobj)x)~2%")
2615     (dolist (obj structs)
2616       (format t
2617               "struct ~A {~%"
2618               (nsubstitute #\_ #\-
2619               (string-downcase (string (sb!vm:primitive-object-name obj)))))
2620       (when (sb!vm:primitive-object-widetag obj)
2621         (format t "    lispobj header;~%"))
2622       (dolist (slot (sb!vm:primitive-object-slots obj))
2623         (format t "    ~A ~A~@[[1]~];~%"
2624         (getf (sb!vm:slot-options slot) :c-type "lispobj")
2625         (nsubstitute #\_ #\-
2626                      (string-downcase (string (sb!vm:slot-name slot))))
2627         (sb!vm:slot-rest-p slot)))
2628       (format t "};~2%"))
2629     (format t "#else /* LANGUAGE_ASSEMBLY */~2%")
2630     (format t "#define LISPOBJ(thing) thing~2%")
2631     (dolist (obj structs)
2632       (let ((name (sb!vm:primitive-object-name obj))
2633       (lowtag (eval (sb!vm:primitive-object-lowtag obj))))
2634         (when lowtag
2635         (dolist (slot (sb!vm:primitive-object-slots obj))
2636           (format t "#define ~A_~A_OFFSET ~D~%"
2637                   (substitute #\_ #\- (string name))
2638                   (substitute #\_ #\- (string (sb!vm:slot-name slot)))
2639                   (- (* (sb!vm:slot-offset slot) sb!vm:n-word-bytes) lowtag)))
2640         (terpri))))
2641     (format t "#endif /* LANGUAGE_ASSEMBLY */~2%"))
2642
2643   ;; writing static symbol offsets
2644   (dolist (symbol (cons nil sb!vm:*static-symbols*))
2645     ;; FIXME: It would be nice to use longer names NIL and (particularly) T
2646     ;; in #define statements.
2647     (format t "#define ~A LISPOBJ(0x~X)~%"
2648             (nsubstitute #\_ #\-
2649                          (remove-if #'(lambda (char)
2650                                         (member char '(#\% #\* #\. #\!)))
2651                                     (symbol-name symbol)))
2652             (if *static*                ; if we ran GENESIS
2653               ;; We actually ran GENESIS, use the real value.
2654               (descriptor-bits (cold-intern symbol))
2655               ;; We didn't run GENESIS, so guess at the address.
2656               (+ sb!vm:static-space-start
2657                  sb!vm:n-word-bytes
2658                  sb!vm:other-pointer-lowtag
2659                  (if symbol (sb!vm:static-symbol-offset symbol) 0)))))
2660
2661   ;; Voila.
2662   (format t "~%#endif~%"))
2663 \f
2664 ;;;; writing map file
2665
2666 ;;; Write a map file describing the cold load. Some of this
2667 ;;; information is subject to change due to relocating GC, but even so
2668 ;;; it can be very handy when attempting to troubleshoot the early
2669 ;;; stages of cold load.
2670 (defun write-map ()
2671   (let ((*print-pretty* nil)
2672         (*print-case* :upcase))
2673     (format t "assembler routines defined in core image:~2%")
2674     (dolist (routine (sort (copy-list *cold-assembler-routines*) #'<
2675                            :key #'cdr))
2676       (format t "#X~8,'0X: ~S~%" (cdr routine) (car routine)))
2677     (let ((funs nil)
2678           (undefs nil))
2679       (maphash #'(lambda (name fdefn)
2680                    (let ((fun (read-wordindexed fdefn
2681                                                 sb!vm:fdefn-fun-slot)))
2682                      (if (= (descriptor-bits fun)
2683                             (descriptor-bits *nil-descriptor*))
2684                          (push name undefs)
2685                          (let ((addr (read-wordindexed
2686                                       fdefn sb!vm:fdefn-raw-addr-slot)))
2687                            (push (cons name (descriptor-bits addr))
2688                                  funs)))))
2689                *cold-fdefn-objects*)
2690       (format t "~%~|~%initially defined functions:~2%")
2691       (setf funs (sort funs #'< :key #'cdr))
2692       (dolist (info funs)
2693         (format t "0x~8,'0X: ~S   #X~8,'0X~%" (cdr info) (car info)
2694                 (- (cdr info) #x17)))
2695       (format t
2696 "~%~|
2697 (a note about initially undefined function references: These functions
2698 are referred to by code which is installed by GENESIS, but they are not
2699 installed by GENESIS. This is not necessarily a problem; functions can
2700 be defined later, by cold init toplevel forms, or in files compiled and
2701 loaded at warm init, or elsewhere. As long as they are defined before
2702 they are called, everything should be OK. Things are also OK if the
2703 cross-compiler knew their inline definition and used that everywhere
2704 that they were called before the out-of-line definition is installed,
2705 as is fairly common for structure accessors.)
2706 initially undefined function references:~2%")
2707
2708       (setf undefs (sort undefs #'string< :key #'fun-name-block-name))
2709       (dolist (name undefs)
2710         (format t "~S~%" name)))
2711
2712     (format t "~%~|~%layout names:~2%")
2713     (collect ((stuff))
2714       (maphash #'(lambda (name gorp)
2715                    (declare (ignore name))
2716                    (stuff (cons (descriptor-bits (car gorp))
2717                                 (cdr gorp))))
2718                *cold-layouts*)
2719       (dolist (x (sort (stuff) #'< :key #'car))
2720         (apply #'format t "~8,'0X: ~S[~D]~%~10T~S~%" x))))
2721
2722   (values))
2723 \f
2724 ;;;; writing core file
2725
2726 (defvar *core-file*)
2727 (defvar *data-page*)
2728
2729 ;;; KLUDGE: These numbers correspond to values in core.h. If they're
2730 ;;; documented anywhere, I haven't found it. (I haven't tried very
2731 ;;; hard yet.) -- WHN 19990826
2732 (defparameter version-entry-type-code 3860)
2733 (defparameter validate-entry-type-code 3845)
2734 (defparameter directory-entry-type-code 3841)
2735 (defparameter new-directory-entry-type-code 3861)
2736 (defparameter initial-function-entry-type-code 3863)
2737 (defparameter end-entry-type-code 3840)
2738
2739 (declaim (ftype (function (sb!vm:word) sb!vm:word) write-long))
2740 (defun write-long (num) ; FIXME: WRITE-WORD would be a better name.
2741   (ecase sb!c:*backend-byte-order*
2742     (:little-endian
2743      (dotimes (i 4)
2744        (write-byte (ldb (byte 8 (* i 8)) num) *core-file*)))
2745     (:big-endian
2746      (dotimes (i 4)
2747        (write-byte (ldb (byte 8 (* (- 3 i) 8)) num) *core-file*))))
2748   num)
2749
2750 (defun advance-to-page ()
2751   (force-output *core-file*)
2752   (file-position *core-file*
2753                  (round-up (file-position *core-file*)
2754                            sb!c:*backend-page-size*)))
2755
2756 (defun output-gspace (gspace)
2757   (force-output *core-file*)
2758   (let* ((posn (file-position *core-file*))
2759          (bytes (* (gspace-free-word-index gspace) sb!vm:n-word-bytes))
2760          (pages (ceiling bytes sb!c:*backend-page-size*))
2761          (total-bytes (* pages sb!c:*backend-page-size*)))
2762
2763     (file-position *core-file*
2764                    (* sb!c:*backend-page-size* (1+ *data-page*)))
2765     (format t
2766             "writing ~S byte~:P [~S page~:P] from ~S~%"
2767             total-bytes
2768             pages
2769             gspace)
2770     (force-output)
2771
2772     ;; Note: It is assumed that the GSPACE allocation routines always
2773     ;; allocate whole pages (of size *target-page-size*) and that any
2774     ;; empty gspace between the free pointer and the end of page will
2775     ;; be zero-filled. This will always be true under Mach on machines
2776     ;; where the page size is equal. (RT is 4K, PMAX is 4K, Sun 3 is
2777     ;; 8K).
2778     (write-sequence (gspace-bytes gspace) *core-file* :end total-bytes)
2779     (force-output *core-file*)
2780     (file-position *core-file* posn)
2781
2782     ;; Write part of a (new) directory entry which looks like this:
2783     ;;   GSPACE IDENTIFIER
2784     ;;   WORD COUNT
2785     ;;   DATA PAGE
2786     ;;   ADDRESS
2787     ;;   PAGE COUNT
2788     (write-long (gspace-identifier gspace))
2789     (write-long (gspace-free-word-index gspace))
2790     (write-long *data-page*)
2791     (multiple-value-bind (floor rem)
2792         (floor (gspace-byte-address gspace) sb!c:*backend-page-size*)
2793       (aver (zerop rem))
2794       (write-long floor))
2795     (write-long pages)
2796
2797     (incf *data-page* pages)))
2798
2799 ;;; Create a core file created from the cold loaded image. (This is
2800 ;;; the "initial core file" because core files could be created later
2801 ;;; by executing SAVE-LISP in a running system, perhaps after we've
2802 ;;; added some functionality to the system.)
2803 (declaim (ftype (function (string)) write-initial-core-file))
2804 (defun write-initial-core-file (filename)
2805
2806   (let ((filenamestring (namestring filename))
2807         (*data-page* 0))
2808
2809     (format t
2810             "[building initial core file in ~S: ~%"
2811             filenamestring)
2812     (force-output)
2813
2814     (with-open-file (*core-file* filenamestring
2815                                  :direction :output
2816                                  :element-type '(unsigned-byte 8)
2817                                  :if-exists :rename-and-delete)
2818
2819       ;; Write the magic number.
2820       (write-long core-magic)
2821
2822       ;; Write the Version entry.
2823       (write-long version-entry-type-code)
2824       (write-long 3)
2825       (write-long sbcl-core-version-integer)
2826
2827       ;; Write the New Directory entry header.
2828       (write-long new-directory-entry-type-code)
2829       (write-long 17) ; length = (5 words/space) * 3 spaces + 2 for header.
2830
2831       (output-gspace *read-only*)
2832       (output-gspace *static*)
2833       (output-gspace *dynamic*)
2834
2835       ;; Write the initial function.
2836       (write-long initial-function-entry-type-code)
2837       (write-long 3)
2838       (let* ((cold-name (cold-intern '!cold-init))
2839              (cold-fdefn (cold-fdefinition-object cold-name))
2840              (initial-function (read-wordindexed cold-fdefn
2841                                                  sb!vm:fdefn-fun-slot)))
2842         (format t
2843                 "~&/(DESCRIPTOR-BITS INITIAL-FUNCTION)=#X~X~%"
2844                 (descriptor-bits initial-function))
2845         (write-long (descriptor-bits initial-function)))
2846
2847       ;; Write the End entry.
2848       (write-long end-entry-type-code)
2849       (write-long 2)))
2850
2851   (format t "done]~%")
2852   (force-output)
2853   (/show "leaving WRITE-INITIAL-CORE-FILE")
2854   (values))
2855 \f
2856 ;;;; the actual GENESIS function
2857
2858 ;;; Read the FASL files in OBJECT-FILE-NAMES and produce a Lisp core,
2859 ;;; and/or information about a Lisp core, therefrom.
2860 ;;;
2861 ;;; input file arguments:
2862 ;;;   SYMBOL-TABLE-FILE-NAME names a UNIX-style .nm file *with* *any*
2863 ;;;     *tab* *characters* *converted* *to* *spaces*. (We push
2864 ;;;     responsibility for removing tabs out to the caller it's
2865 ;;;     trivial to remove them using UNIX command line tools like
2866 ;;;     sed, whereas it's a headache to do it portably in Lisp because
2867 ;;;     #\TAB is not a STANDARD-CHAR.) If this file is not supplied,
2868 ;;;     a core file cannot be built (but a C header file can be).
2869 ;;;
2870 ;;; output files arguments (any of which may be NIL to suppress output):
2871 ;;;   CORE-FILE-NAME gets a Lisp core.
2872 ;;;   C-HEADER-FILE-NAME gets a C header file, traditionally called
2873 ;;;     internals.h, which is used by the C compiler when constructing
2874 ;;;     the executable which will load the core.
2875 ;;;   MAP-FILE-NAME gets (?) a map file. (dunno about this -- WHN 19990815)
2876 ;;;
2877 ;;; other arguments:
2878 ;;;   BYTE-ORDER-SWAP-P controls whether GENESIS tries to swap bytes
2879 ;;;     in some places in the output. It's only appropriate when
2880 ;;;     cross-compiling from a machine with one byte order to a
2881 ;;;     machine with the opposite byte order, which is irrelevant in
2882 ;;;     current (19990816) SBCL, since only the X86 architecture is
2883 ;;;     supported. If you're trying to add support for more
2884 ;;;     architectures, see the comments on DEFVAR
2885 ;;;     *GENESIS-BYTE-ORDER-SWAP-P* for more information.
2886 ;;;
2887 ;;; FIXME: GENESIS doesn't belong in SB!VM. Perhaps in %KERNEL for now,
2888 ;;; perhaps eventually in SB-LD or SB-BOOT.
2889 (defun sb!vm:genesis (&key
2890                       object-file-names
2891                       symbol-table-file-name
2892                       core-file-name
2893                       map-file-name
2894                       c-header-file-name
2895                       byte-order-swap-p)
2896
2897   (when (and core-file-name
2898              (not symbol-table-file-name))
2899     (error "can't output a core file without symbol table file input"))
2900
2901   (format t
2902           "~&beginning GENESIS, ~A~%"
2903           (if core-file-name
2904             ;; Note: This output summarizing what we're doing is
2905             ;; somewhat telegraphic in style, not meant to imply that
2906             ;; we're not e.g. also creating a header file when we
2907             ;; create a core.
2908             (format nil "creating core ~S" core-file-name)
2909             (format nil "creating header ~S" c-header-file-name)))
2910
2911   (let* ((*cold-foreign-symbol-table* (make-hash-table :test 'equal)))
2912
2913     ;; Read symbol table, if any.
2914     (when symbol-table-file-name
2915       (load-cold-foreign-symbol-table symbol-table-file-name))
2916
2917     ;; Now that we've successfully read our only input file (by
2918     ;; loading the symbol table, if any), it's a good time to ensure
2919     ;; that there'll be someplace for our output files to go when
2920     ;; we're done.
2921     (flet ((frob (filename)
2922              (when filename
2923                (ensure-directories-exist filename :verbose t))))
2924       (frob core-file-name)
2925       (frob map-file-name)
2926       (frob c-header-file-name))
2927
2928     ;; (This shouldn't matter in normal use, since GENESIS normally
2929     ;; only runs once in any given Lisp image, but it could reduce
2930     ;; confusion if we ever experiment with running, tweaking, and
2931     ;; rerunning genesis interactively.)
2932     (do-all-symbols (sym)
2933       (remprop sym 'cold-intern-info))
2934
2935     (let* ((*foreign-symbol-placeholder-value* (if core-file-name nil 0))
2936            (*load-time-value-counter* 0)
2937            (*genesis-byte-order-swap-p* byte-order-swap-p)
2938            (*cold-fdefn-objects* (make-hash-table :test 'equal))
2939            (*cold-symbols* (make-hash-table :test 'equal))
2940            (*cold-package-symbols* nil)
2941            (*read-only* (make-gspace :read-only
2942                                      read-only-space-id
2943                                      sb!vm:read-only-space-start))
2944            (*static*    (make-gspace :static
2945                                      static-space-id
2946                                      sb!vm:static-space-start))
2947            (*dynamic*   (make-gspace :dynamic
2948                                      dynamic-space-id
2949                                      sb!vm:dynamic-space-start))
2950            (*nil-descriptor* (make-nil-descriptor))
2951            (*current-reversed-cold-toplevels* *nil-descriptor*)
2952            (*unbound-marker* (make-other-immediate-descriptor
2953                               0
2954                               sb!vm:unbound-marker-widetag))
2955            *cold-assembler-fixups*
2956            *cold-assembler-routines*
2957            #!+x86 *load-time-code-fixups*)
2958
2959       ;; Prepare for cold load.
2960       (initialize-non-nil-symbols)
2961       (initialize-layouts)
2962       (initialize-static-fns)
2963
2964       ;; Initialize the *COLD-SYMBOLS* system with the information
2965       ;; from package-data-list.lisp-expr and
2966       ;; common-lisp-exports.lisp-expr.
2967       ;;
2968       ;; Why do things this way? Historically, the *COLD-SYMBOLS*
2969       ;; machinery was designed and implemented in CMU CL long before
2970       ;; I (WHN) ever heard of CMU CL. It dumped symbols and packages
2971       ;; iff they were used in the cold image. When I added the
2972       ;; package-data-list.lisp-expr mechanism, the idea was to
2973       ;; centralize all information about packages and exports. Thus,
2974       ;; it was the natural place for information even about packages
2975       ;; (such as SB!PCL and SB!WALKER) which aren't used much until
2976       ;; after cold load. This didn't quite match the CMU CL approach
2977       ;; of filling *COLD-SYMBOLS* with symbols which appear in the
2978       ;; cold image and then dumping only those symbols. By explicitly
2979       ;; putting all the symbols from package-data-list.lisp-expr and
2980       ;; from common-lisp-exports.lisp-expr into *COLD-SYMBOLS* here,
2981       ;; we feed our centralized symbol information into the old CMU
2982       ;; CL code without having to change the old CMU CL code too
2983       ;; much. (And the old CMU CL code is still useful for making
2984       ;; sure that the appropriate keywords and internal symbols end
2985       ;; up interned in the target Lisp, which is good, e.g. in order
2986       ;; to make &KEY arguments work right and in order to make
2987       ;; BACKTRACEs into target Lisp system code be legible.)
2988       (dolist (exported-name
2989                (sb-cold:read-from-file "common-lisp-exports.lisp-expr"))
2990         (cold-intern (intern exported-name *cl-package*)))
2991       (dolist (pd (sb-cold:read-from-file "package-data-list.lisp-expr"))
2992         (declare (type sb-cold:package-data pd))
2993         (let ((package (find-package (sb-cold:package-data-name pd))))
2994           (labels (;; Call FN on every node of the TREE.
2995                    (mapc-on-tree (fn tree)
2996                                  (typecase tree
2997                                    (cons (mapc-on-tree fn (car tree))
2998                                          (mapc-on-tree fn (cdr tree)))
2999                                    (t (funcall fn tree)
3000                                       (values))))
3001                    ;; Make sure that information about the association
3002                    ;; between PACKAGE and the symbol named NAME gets
3003                    ;; recorded in the cold-intern system or (as a
3004                    ;; convenience when dealing with the tree structure
3005                    ;; allowed in the PACKAGE-DATA-EXPORTS slot) do
3006                    ;; nothing if NAME is NIL.
3007                    (chill (name)
3008                      (when name
3009                        (cold-intern (intern name package) package))))
3010             (mapc-on-tree #'chill (sb-cold:package-data-export pd))
3011             (mapc #'chill (sb-cold:package-data-reexport pd))
3012             (dolist (sublist (sb-cold:package-data-import-from pd))
3013               (destructuring-bind (package-name &rest symbol-names) sublist
3014                 (declare (ignore package-name))
3015                 (mapc #'chill symbol-names))))))
3016
3017       ;; Cold load.
3018       (dolist (file-name object-file-names)
3019         (write-line (namestring file-name))
3020         (cold-load file-name))
3021
3022       ;; Tidy up loose ends left by cold loading. ("Postpare from cold load?")
3023       (resolve-assembler-fixups)
3024       #!+x86 (output-load-time-code-fixups)
3025       (linkage-info-to-core)
3026       (finish-symbols)
3027       (/show "back from FINISH-SYMBOLS")
3028       (finalize-load-time-value-noise)
3029
3030       ;; Tell the target Lisp how much stuff we've allocated.
3031       (cold-set 'sb!vm:*read-only-space-free-pointer*
3032                 (allocate-cold-descriptor *read-only*
3033                                           0
3034                                           sb!vm:even-fixnum-lowtag))
3035       (cold-set 'sb!vm:*static-space-free-pointer*
3036                 (allocate-cold-descriptor *static*
3037                                           0
3038                                           sb!vm:even-fixnum-lowtag))
3039       (cold-set 'sb!vm:*initial-dynamic-space-free-pointer*
3040                 (allocate-cold-descriptor *dynamic*
3041                                           0
3042                                           sb!vm:even-fixnum-lowtag))
3043       (/show "done setting free pointers")
3044
3045       ;; Write results to files.
3046       ;;
3047       ;; FIXME: I dislike this approach of redefining
3048       ;; *STANDARD-OUTPUT* instead of putting the new stream in a
3049       ;; lexical variable, and it's annoying to have WRITE-MAP (to
3050       ;; *STANDARD-OUTPUT*) not be parallel to WRITE-INITIAL-CORE-FILE
3051       ;; (to a stream explicitly passed as an argument).
3052       (when map-file-name
3053         (with-open-file (*standard-output* map-file-name
3054                                            :direction :output
3055                                            :if-exists :supersede)
3056           (write-map)))
3057       (when c-header-file-name
3058         (with-open-file (*standard-output* c-header-file-name
3059                                            :direction :output
3060                                            :if-exists :supersede)
3061           (write-c-header)))
3062       (when core-file-name
3063         (write-initial-core-file core-file-name)))))