src/compiler/generic/objdef.lisp

   1 ;;;; machine-independent aspects of the object representation
   2
   3 ;;;; This software is part of the SBCL system. See the README file for
   4 ;;;; more information.
   5 ;;;;
   6 ;;;; This software is derived from the CMU CL system, which was
   7 ;;;; written at Carnegie Mellon University and released into the
   8 ;;;; public domain. The software is in the public domain and is
   9 ;;;; provided with absolutely no warranty. See the COPYING and CREDITS
  10 ;;;; files for more information.
  11
  12 (in-package "SB!VM")
  13
  14 ;;;; KLUDGE: The primitive objects here may look like self-contained
  15 ;;;; definitions, but in general they're not. In particular, if you
  16 ;;;; try to add a slot to them, beware of the following:
  17 ;;;;   * The GC scavenging code (and for all I know other GC code too)
  18 ;;;;     is not automatically generated from these layouts, but instead
  19 ;;;;     was hand-written to correspond to them. The offsets are
  20 ;;;;     automatically propagated into the GC scavenging code, but the
  21 ;;;;     existence of slots, and whether they should be scavenged, is
  22 ;;;;     not automatically propagated. Thus e.g. if you add a
  23 ;;;;     SIMPLE-FUN-DEBUG-INFO slot holding a tagged object which needs
  24 ;;;;     to be GCed, you need to tweak scav_code_header() and
  25 ;;;;     verify_space() in gencgc.c, and the corresponding code in gc.c.
  26 ;;;;   * The src/runtime/print.c code (used by LDB) is implemented
  27 ;;;;     using hand-written lists of slot names, which aren't automatically
  28 ;;;;     generated from the code in this file.
  29 ;;;;   * Various code (e.g. STATIC-FSET in genesis.lisp) is hard-wired
  30 ;;;;     to know the name of the last slot of the object the code works
  31 ;;;;     with, and implicitly to know that the last slot is special (being
  32 ;;;;     the beginning of an arbitrary-length sequence of bytes following
  33 ;;;;     the fixed-layout slots).
  34 ;;;; -- WHN 2001-12-29
  35 \f
  36 ;;;; the primitive objects themselves
  37
  38 (define-primitive-object (cons :type cons
  39                                :lowtag list-pointer-lowtag
  40                                :alloc-trans cons)
  41   (car :ref-trans car :set-trans sb!c::%rplaca :init :arg
  42        :cas-trans %compare-and-swap-car)
  43   (cdr :ref-trans cdr :set-trans sb!c::%rplacd :init :arg
  44        :cas-trans %compare-and-swap-cdr))
  45
  46 (define-primitive-object (instance :lowtag instance-pointer-lowtag
  47                                    :widetag instance-header-widetag
  48                                    :alloc-trans %make-instance)
  49   (slots :rest-p t))
  50
  51 (define-primitive-object (bignum :lowtag other-pointer-lowtag
  52                                  :widetag bignum-widetag
  53                                  :alloc-trans sb!bignum::%allocate-bignum)
  54   (digits :rest-p t :c-type #!-alpha "sword_t" #!+alpha "u32"))
  55
  56 (define-primitive-object (ratio :type ratio
  57                                 :lowtag other-pointer-lowtag
  58                                 :widetag ratio-widetag
  59                                 :alloc-trans %make-ratio)
  60   (numerator :type integer
  61              :ref-known (flushable movable)
  62              :ref-trans %numerator
  63              :init :arg)
  64   (denominator :type integer
  65                :ref-known (flushable movable)
  66                :ref-trans %denominator
  67                :init :arg))
  68
  69 #!+#.(cl:if (cl:= sb!vm:n-word-bits 32) '(and) '(or))
  70 (define-primitive-object (single-float :lowtag other-pointer-lowtag
  71                                        :widetag single-float-widetag)
  72   (value :c-type "float"))
  73
  74 (define-primitive-object (double-float :lowtag other-pointer-lowtag
  75                                        :widetag double-float-widetag)
  76   #!-x86-64 (filler)
  77   (value :c-type "double" :length #!-x86-64 2 #!+x86-64 1))
  78
  79 #!+long-float
  80 (define-primitive-object (long-float :lowtag other-pointer-lowtag
  81                                      :widetag long-float-widetag)
  82   #!+sparc (filler)
  83   (value :c-type "long double" :length #!+x86 3 #!+sparc 4))
  84
  85 (define-primitive-object (complex :type complex
  86                                   :lowtag other-pointer-lowtag
  87                                   :widetag complex-widetag
  88                                   :alloc-trans %make-complex)
  89   (real :type real
  90         :ref-known (flushable movable)
  91         :ref-trans %realpart
  92         :init :arg)
  93   (imag :type real
  94         :ref-known (flushable movable)
  95         :ref-trans %imagpart
  96         :init :arg))
  97
  98 (define-primitive-object (array :lowtag other-pointer-lowtag
  99                                 :widetag t)
 100   ;; FILL-POINTER of an ARRAY is in the same place as LENGTH of a
 101   ;; VECTOR -- see SHRINK-VECTOR.
 102   (fill-pointer :type index
 103                 :ref-trans %array-fill-pointer
 104                 :ref-known (flushable foldable)
 105                 :set-trans (setf %array-fill-pointer)
 106                 :set-known ())
 107   (fill-pointer-p :type (member t nil)
 108                   :ref-trans %array-fill-pointer-p
 109                   :ref-known (flushable foldable)
 110                   :set-trans (setf %array-fill-pointer-p)
 111                   :set-known ())
 112   (elements :type index
 113             :ref-trans %array-available-elements
 114             :ref-known (flushable foldable)
 115             :set-trans (setf %array-available-elements)
 116             :set-known ())
 117   (data :type array
 118         :ref-trans %array-data-vector
 119         :ref-known (flushable foldable)
 120         :set-trans (setf %array-data-vector)
 121         :set-known ())
 122   (displacement :type (or index null)
 123                 :ref-trans %array-displacement
 124                 :ref-known (flushable foldable)
 125                 :set-trans (setf %array-displacement)
 126                 :set-known ())
 127   (displaced-p :type t
 128                :ref-trans %array-displaced-p
 129                :ref-known (flushable foldable)
 130                :set-trans (setf %array-displaced-p)
 131                :set-known ())
 132   (displaced-from :type list
 133                   :ref-trans %array-displaced-from
 134                   :ref-known (flushable)
 135                   :set-trans (setf %array-displaced-from)
 136                   :set-known ())
 137   (dimensions :rest-p t))
 138
 139 (define-primitive-object (vector :type vector
 140                                  :lowtag other-pointer-lowtag
 141                                  :widetag t)
 142   ;; FILL-POINTER of an ARRAY is in the same place as LENGTH of a
 143   ;; VECTOR -- see SHRINK-VECTOR.
 144   (length :ref-trans sb!c::vector-length
 145           :type index)
 146   (data :rest-p t :c-type #!-alpha "uword_t" #!+alpha "u32"))
 147
 148 (define-primitive-object (code :type code-component
 149                                :lowtag other-pointer-lowtag
 150                                :widetag t)
 151   (code-size :type index
 152              :ref-known (flushable movable)
 153              :ref-trans %code-code-size)
 154   (entry-points :type (or function null)
 155                 :ref-known (flushable)
 156                 :ref-trans %code-entry-points
 157                 :set-known ()
 158                 :set-trans (setf %code-entry-points))
 159   (debug-info :type t
 160               :ref-known (flushable)
 161               :ref-trans %code-debug-info
 162               :set-known ()
 163               :set-trans (setf %code-debug-info))
 164   (trace-table-offset)
 165   (constants :rest-p t))
 166
 167 (define-primitive-object (fdefn :type fdefn
 168                                 :lowtag other-pointer-lowtag
 169                                 :widetag fdefn-widetag)
 170   (name :ref-trans fdefn-name)
 171   (fun :type (or function null) :ref-trans fdefn-fun)
 172   (raw-addr :c-type #!-alpha "char *" #!+alpha "u32"))
 173
 174 ;;; a simple function (as opposed to hairier things like closures
 175 ;;; which are also subtypes of Common Lisp's FUNCTION type)
 176 (define-primitive-object (simple-fun :type function
 177                                      :lowtag fun-pointer-lowtag
 178                                      :widetag simple-fun-header-widetag)
 179   #!-(or x86 x86-64) (self :ref-trans %simple-fun-self
 180                :set-trans (setf %simple-fun-self))
 181   #!+(or x86 x86-64) (self
 182           ;; KLUDGE: There's no :SET-KNOWN, :SET-TRANS, :REF-KNOWN, or
 183           ;; :REF-TRANS here in this case. Instead, there's separate
 184           ;; DEFKNOWN/DEFINE-VOP/DEFTRANSFORM stuff in
 185           ;; compiler/x86/system.lisp to define and declare them by
 186           ;; hand. I don't know why this is, but that's (basically)
 187           ;; the way it was done in CMU CL, and it works. (It's not
 188           ;; exactly the same way it was done in CMU CL in that CMU
 189           ;; CL's allows duplicate DEFKNOWNs, blithely overwriting any
 190           ;; previous data associated with the previous DEFKNOWN, and
 191           ;; that property was used to mask the definitions here. In
 192           ;; SBCL as of 0.6.12.64 that's not allowed -- too confusing!
 193           ;; -- so we have to explicitly suppress the DEFKNOWNish
 194           ;; stuff here in order to allow this old hack to work in the
 195           ;; new world. -- WHN 2001-08-82
 196           )
 197   (next :type (or function null)
 198         :ref-known (flushable)
 199         :ref-trans %simple-fun-next
 200         :set-known ()
 201         :set-trans (setf %simple-fun-next))
 202   (name :ref-known (flushable)
 203         :ref-trans %simple-fun-name
 204         :set-known ()
 205         :set-trans (setf %simple-fun-name))
 206   (arglist :type list
 207            :ref-known (flushable)
 208            :ref-trans %simple-fun-arglist
 209            :set-known ()
 210            :set-trans (setf %simple-fun-arglist))
 211   (type :ref-known (flushable)
 212         :ref-trans %simple-fun-type
 213         :set-known ()
 214         :set-trans (setf %simple-fun-type))
 215   ;; NIL for empty, STRING for a docstring, SIMPLE-VECTOR for XREFS, and (CONS
 216   ;; STRING SIMPLE-VECTOR) for both.
 217   (info :init :null
 218         :ref-trans %simple-fun-info
 219         :ref-known (flushable)
 220         :set-trans (setf %simple-fun-info)
 221         :set-known ())
 222   ;; the SB!C::DEBUG-FUN object corresponding to this object, or NIL for none
 223   #+nil ; FIXME: doesn't work (gotcha, lowly maintenoid!) See notes on bug 137.
 224   (debug-fun :ref-known (flushable)
 225              :ref-trans %simple-fun-debug-fun
 226              :set-known ()
 227              :set-trans (setf %simple-fun-debug-fun))
 228   (code :rest-p t :c-type "unsigned char"))
 229
 230 (define-primitive-object (return-pc :lowtag other-pointer-lowtag :widetag t)
 231   (return-point :c-type "unsigned char" :rest-p t))
 232
 233 (define-primitive-object (closure :lowtag fun-pointer-lowtag
 234                                   :widetag closure-header-widetag)
 235   (fun :init :arg :ref-trans %closure-fun)
 236   (info :rest-p t))
 237
 238 (define-primitive-object (funcallable-instance
 239                           :lowtag fun-pointer-lowtag
 240                           :widetag funcallable-instance-header-widetag
 241                           :alloc-trans %make-funcallable-instance)
 242   (trampoline :init :funcallable-instance-tramp)
 243   (function :ref-known (flushable) :ref-trans %funcallable-instance-function
 244             :set-known () :set-trans (setf %funcallable-instance-function))
 245   (info :rest-p t))
 246
 247 (define-primitive-object (value-cell :lowtag other-pointer-lowtag
 248                                      :widetag value-cell-header-widetag
 249                                      ;; FIXME: We also have an explicit VOP
 250                                      ;; for this. Is this needed as well?
 251                                      :alloc-trans make-value-cell)
 252   (value :set-trans value-cell-set
 253          :set-known ()
 254          :ref-trans value-cell-ref
 255          :ref-known (flushable)
 256          :init :arg))
 257
 258 #!+alpha
 259 (define-primitive-object (sap :lowtag other-pointer-lowtag
 260                               :widetag sap-widetag)
 261   (padding)
 262   (pointer :c-type "char *" :length 2))
 263
 264 #!-alpha
 265 (define-primitive-object (sap :lowtag other-pointer-lowtag
 266                               :widetag sap-widetag)
 267   (pointer :c-type "char *"))
 268
 269
 270 (define-primitive-object (weak-pointer :type weak-pointer
 271                                        :lowtag other-pointer-lowtag
 272                                        :widetag weak-pointer-widetag
 273                                        :alloc-trans make-weak-pointer)
 274   (value :ref-trans sb!c::%weak-pointer-value :ref-known (flushable)
 275          :init :arg)
 276   (broken :type (member t nil)
 277           :ref-trans sb!c::%weak-pointer-broken :ref-known (flushable)
 278           :init :null)
 279   (next :c-type #!-alpha "struct weak_pointer *" #!+alpha "u32"))
 280
 281 ;;;; other non-heap data blocks
 282
 283 (define-primitive-object (binding)
 284   value
 285   symbol)
 286
 287 (define-primitive-object (unwind-block)
 288   (current-uwp :c-type #!-alpha "struct unwind_block *" #!+alpha "u32")
 289   (current-cont :c-type #!-alpha "lispobj *" #!+alpha "u32")
 290   #!-(or x86 x86-64) current-code
 291   entry-pc
 292   #!+win32 next-seh-frame
 293   #!+win32 seh-frame-handler)
 294
 295 (define-primitive-object (catch-block)
 296   (current-uwp :c-type #!-alpha "struct unwind_block *" #!+alpha "u32")
 297   (current-cont :c-type #!-alpha "lispobj *" #!+alpha "u32")
 298   #!-(or x86 x86-64) current-code
 299   entry-pc
 300   #!+(and win32 x86) next-seh-frame
 301   #!+(and win32 x86) seh-frame-handler
 302   tag
 303   (previous-catch :c-type #!-alpha "struct catch_block *" #!+alpha "u32"))
 304
 305 ;;; (For an explanation of this, see the comments at the definition of
 306 ;;; KLUDGE-NONDETERMINISTIC-CATCH-BLOCK-SIZE.)
 307 (aver (= kludge-nondeterministic-catch-block-size catch-block-size))
 308 \f
 309 ;;;; symbols
 310
 311 (define-primitive-object (symbol :lowtag other-pointer-lowtag
 312                                  :widetag symbol-header-widetag
 313                                  :alloc-trans %make-symbol
 314                                  :type symbol)
 315
 316   ;; Beware when changing this definition.  NIL-the-symbol is defined
 317   ;; using this layout, and NIL-the-end-of-list-marker is the cons
 318   ;; ( NIL . NIL ), living in the first two slots of NIL-the-symbol
 319   ;; (conses have no header).  Careful selection of lowtags ensures
 320   ;; that the same pointer can be used for both purposes:
 321   ;; OTHER-POINTER-LOWTAG is 7, LIST-POINTER-LOWTAG is 3, so if you
 322   ;; subtract 3 from (SB-KERNEL:GET-LISP-OBJ-ADDRESS 'NIL) you get the
 323   ;; first data slot, and if you subtract 7 you get a symbol header.
 324
 325   ;; also the CAR of NIL-as-end-of-list
 326   (value :init :unbound
 327          :set-trans %set-symbol-global-value
 328          :set-known ())
 329   ;; also the CDR of NIL-as-end-of-list.  Its reffer needs special
 330   ;; care for this reason, as hash values must be fixnums.
 331   (hash :set-trans %set-symbol-hash)
 332
 333   (plist :ref-trans symbol-plist
 334          :set-trans %set-symbol-plist
 335          :cas-trans %compare-and-swap-symbol-plist
 336          :type list
 337          :init :null)
 338   (name :ref-trans symbol-name :init :arg)
 339   (package :ref-trans symbol-package
 340            :set-trans %set-symbol-package
 341            :init :null)
 342   #!+sb-thread (tls-index :ref-known (flushable) :ref-trans symbol-tls-index))
 343
 344 (define-primitive-object (complex-single-float
 345                           :lowtag other-pointer-lowtag
 346                           :widetag complex-single-float-widetag)
 347   #!+x86-64
 348   (data :c-type "struct { float data[2]; } ")
 349   #!-x86-64
 350   (real :c-type "float")
 351   #!-x86-64
 352   (imag :c-type "float"))
 353
 354 (define-primitive-object (complex-double-float
 355                           :lowtag other-pointer-lowtag
 356                           :widetag complex-double-float-widetag)
 357   (filler)
 358   (real :c-type "double" :length #!-x86-64 2 #!+x86-64 1)
 359   (imag :c-type "double" :length #!-x86-64 2 #!+x86-64 1))
 360
 361 #!+sb-simd-pack
 362 (define-primitive-object (simd-pack
 363                           :lowtag other-pointer-lowtag
 364                           :widetag simd-pack-widetag)
 365   (tag :ref-trans %simd-pack-tag
 366        :attributes (movable flushable)
 367        :type fixnum)
 368   (lo-value :c-type "long" :type (unsigned-byte 64))
 369   (hi-value :c-type "long" :type (unsigned-byte 64)))
 370
 371 ;;; this isn't actually a lisp object at all, it's a c structure that lives
 372 ;;; in c-land.  However, we need sight of so many parts of it from Lisp that
 373 ;;; it makes sense to define it here anyway, so that the GENESIS machinery
 374 ;;; can take care of maintaining Lisp and C versions.
 375 (define-primitive-object (thread)
 376   ;; no_tls_value_marker is borrowed very briefly at thread startup to
 377   ;; pass the address of initial-function into new_thread_trampoline.
 378   ;; tls[0] = NO_TLS_VALUE_MARKER_WIDETAG because a the tls index slot
 379   ;; of a symbol is initialized to zero
 380   (no-tls-value-marker)
 381   (os-thread :c-type "os_thread_t")
 382   ;; This is the original address at which the memory was allocated,
 383   ;; which may have different alignment then what we prefer to use.
 384   ;; Kept here so that when the thread dies we can release the whole
 385   ;; memory we reserved.
 386   (os-address :c-type "void *" :length #!+alpha 2 #!-alpha 1)
 387   ;; Keep these next four slots close to the beginning of the structure.
 388   ;; Doing so reduces code size for x86-64 allocation sequences and
 389   ;; special variable manipulations.
 390   #!+gencgc (alloc-region :c-type "struct alloc_region" :length 5)
 391   #!+(or x86 x86-64 sb-thread) (pseudo-atomic-bits)
 392   (binding-stack-start :c-type "lispobj *" :length #!+alpha 2 #!-alpha 1)
 393   (binding-stack-pointer :c-type "lispobj *" :length #!+alpha 2 #!-alpha 1)
 394   #!+sb-thread
 395   (os-attr :c-type "pthread_attr_t *" :length #!+alpha 2 #!-alpha 1)
 396   #!+sb-thread
 397   (state-sem :c-type "os_sem_t *" :length #!+alpha 2 #!-alpha 1)
 398   #!+sb-thread
 399   (state-not-running-sem :c-type "os_sem_t *" :length #!+alpha 2 #!-alpha 1)
 400   #!+sb-thread
 401   (state-not-running-waitcount :c-type "int" :length 1)
 402   #!+sb-thread
 403   (state-not-stopped-sem :c-type "os_sem_t *" :length #!+alpha 2 #!-alpha 1)
 404   #!+sb-thread
 405   (state-not-stopped-waitcount :c-type "int" :length 1)
 406   (control-stack-start :c-type "lispobj *" :length #!+alpha 2 #!-alpha 1)
 407   (control-stack-end :c-type "lispobj *" :length #!+alpha 2 #!-alpha 1)
 408   (control-stack-guard-page-protected)
 409   (alien-stack-start :c-type "lispobj *" :length #!+alpha 2 #!-alpha 1)
 410   (alien-stack-pointer :c-type "lispobj *" :length #!+alpha 2 #!-alpha 1)
 411   #!+win32 (private-events :c-type "struct private_events" :length 2)
 412   (this :c-type "struct thread *" :length #!+alpha 2 #!-alpha 1)
 413   (prev :c-type "struct thread *" :length #!+alpha 2 #!-alpha 1)
 414   (next :c-type "struct thread *" :length #!+alpha 2 #!-alpha 1)
 415   ;; starting, running, suspended, dead
 416   (state :c-type "lispobj")
 417   (tls-cookie)                          ;  on x86, the LDT index
 418   (interrupt-data :c-type "struct interrupt_data *"
 419                   :length #!+alpha 2 #!-alpha 1)
 420   (stepping)
 421   ;; For various reasons related to pseudo-atomic and interrupt
 422   ;; handling, we need to know if the machine context is in Lisp code
 423   ;; or not.  On non-threaded targets, this is a global variable in
 424   ;; the runtime, but it's clearly a per-thread value.
 425   #!+sb-thread
 426   (foreign-function-call-active :c-type "boolean")
 427   ;; Same as above for the location of the current control stack frame.
 428   #!+(and sb-thread (not (or x86 x86-64)))
 429   (control-frame-pointer :c-type "lispobj *")
 430   ;; Same as above for the location of the current control stack
 431   ;; pointer.  This is also used on threaded x86oids to allow LDB to
 432   ;; print an approximation of the CSP as needed.
 433   #!+sb-thread
 434   (control-stack-pointer :c-type "lispobj *")
 435   #!+mach-exception-handler
 436   (mach-port-name :c-type "mach_port_name_t")
 437   (nonpointer-data :c-type "struct nonpointer_thread_data *" :length #!+alpha 2 #!-alpha 1)
 438   #!+(and sb-safepoint x86) (selfptr :c-type "struct thread *")
 439   ;; Context base pointer for running on top of system libraries built using
 440   ;; -fomit-frame-pointer.  Currently truly required and implemented only
 441   ;; for (and win32 x86-64), but could be generalized to other platforms if
 442   ;; needed:
 443   #!+win32 (carried-base-pointer :c-type "os_context_register_t")
 444   #!+sb-safepoint (csp-around-foreign-call :c-type "lispobj *")
 445   #!+sb-safepoint (pc-around-foreign-call :c-type "lispobj *")
 446   #!+win32 (synchronous-io-handle-and-flag :c-type "HANDLE" :length 1)
 447   #!+(and sb-safepoint-strictly (not win32))
 448   (sprof-alloc-region :c-type "struct alloc_region" :length 5)
 449   ;; KLUDGE: On alpha, until STEPPING we have been lucky and the 32
 450   ;; bit slots came in pairs. However the C compiler will align
 451   ;; interrupt_contexts on a double word boundary. This logic should
 452   ;; be handled by DEFINE-PRIMITIVE-OBJECT.
 453   #!+alpha
 454   (padding)
 455   (interrupt-contexts :c-type "os_context_t *" :rest-p t))