Fixnum and unsigned-fixnum array cleanups.
[sbcl.git] / src / runtime / gencgc.c
1 /*
2  * GENerational Conservative Garbage Collector for SBCL
3  */
4
5 /*
6  * This software is part of the SBCL system. See the README file for
7  * more information.
8  *
9  * This software is derived from the CMU CL system, which was
10  * written at Carnegie Mellon University and released into the
11  * public domain. The software is in the public domain and is
12  * provided with absolutely no warranty. See the COPYING and CREDITS
13  * files for more information.
14  */
15
16 /*
17  * For a review of garbage collection techniques (e.g. generational
18  * GC) and terminology (e.g. "scavenging") see Paul R. Wilson,
19  * "Uniprocessor Garbage Collection Techniques". As of 20000618, this
20  * had been accepted for _ACM Computing Surveys_ and was available
21  * as a PostScript preprint through
22  *   <http://www.cs.utexas.edu/users/oops/papers.html>
23  * as
24  *   <ftp://ftp.cs.utexas.edu/pub/garbage/bigsurv.ps>.
25  */
26
27 #include <stdlib.h>
28 #include <stdio.h>
29 #include <signal.h>
30 #include <errno.h>
31 #include <string.h>
32 #include "sbcl.h"
33 #include "runtime.h"
34 #include "os.h"
35 #include "interr.h"
36 #include "globals.h"
37 #include "interrupt.h"
38 #include "validate.h"
39 #include "lispregs.h"
40 #include "arch.h"
41 #include "gc.h"
42 #include "gc-internal.h"
43 #include "thread.h"
44 #include "pseudo-atomic.h"
45 #include "alloc.h"
46 #include "genesis/vector.h"
47 #include "genesis/weak-pointer.h"
48 #include "genesis/fdefn.h"
49 #include "genesis/simple-fun.h"
50 #include "save.h"
51 #include "genesis/hash-table.h"
52 #include "genesis/instance.h"
53 #include "genesis/layout.h"
54 #include "gencgc.h"
55 #if defined(LUTEX_WIDETAG)
56 #include "pthread-lutex.h"
57 #endif
58 #if !defined(LISP_FEATURE_X86) && !defined(LISP_FEATURE_X86_64)
59 #include "genesis/cons.h"
60 #endif
61
62 /* forward declarations */
63 page_index_t  gc_find_freeish_pages(long *restart_page_ptr, long nbytes,
64                                     int page_type_flag);
65
66 \f
67 /*
68  * GC parameters
69  */
70
71 /* Generations 0-5 are normal collected generations, 6 is only used as
72  * scratch space by the collector, and should never get collected.
73  */
74 enum {
75     SCRATCH_GENERATION = PSEUDO_STATIC_GENERATION+1,
76     NUM_GENERATIONS
77 };
78
79 /* Should we use page protection to help avoid the scavenging of pages
80  * that don't have pointers to younger generations? */
81 boolean enable_page_protection = 1;
82
83 /* the minimum size (in bytes) for a large object*/
84 #if (GENCGC_ALLOC_GRANULARITY >= PAGE_BYTES) && (GENCGC_ALLOC_GRANULARITY >= GENCGC_CARD_BYTES)
85 long large_object_size = 4 * GENCGC_ALLOC_GRANULARITY;
86 #elif (GENCGC_CARD_BYTES >= PAGE_BYTES) && (GENCGC_CARD_BYTES >= GENCGC_ALLOC_GRANULARITY)
87 long large_object_size = 4 * GENCGC_CARD_BYTES;
88 #else
89 long large_object_size = 4 * PAGE_BYTES;
90 #endif
91
92 \f
93 /*
94  * debugging
95  */
96
97 /* the verbosity level. All non-error messages are disabled at level 0;
98  * and only a few rare messages are printed at level 1. */
99 #if QSHOW
100 boolean gencgc_verbose = 1;
101 #else
102 boolean gencgc_verbose = 0;
103 #endif
104
105 /* FIXME: At some point enable the various error-checking things below
106  * and see what they say. */
107
108 /* We hunt for pointers to old-space, when GCing generations >= verify_gen.
109  * Set verify_gens to HIGHEST_NORMAL_GENERATION + 1 to disable this kind of
110  * check. */
111 generation_index_t verify_gens = HIGHEST_NORMAL_GENERATION + 1;
112
113 /* Should we do a pre-scan verify of generation 0 before it's GCed? */
114 boolean pre_verify_gen_0 = 0;
115
116 /* Should we check for bad pointers after gc_free_heap is called
117  * from Lisp PURIFY? */
118 boolean verify_after_free_heap = 0;
119
120 /* Should we print a note when code objects are found in the dynamic space
121  * during a heap verify? */
122 boolean verify_dynamic_code_check = 0;
123
124 /* Should we check code objects for fixup errors after they are transported? */
125 boolean check_code_fixups = 0;
126
127 /* Should we check that newly allocated regions are zero filled? */
128 boolean gencgc_zero_check = 0;
129
130 /* Should we check that the free space is zero filled? */
131 boolean gencgc_enable_verify_zero_fill = 0;
132
133 /* Should we check that free pages are zero filled during gc_free_heap
134  * called after Lisp PURIFY? */
135 boolean gencgc_zero_check_during_free_heap = 0;
136
137 /* When loading a core, don't do a full scan of the memory for the
138  * memory region boundaries. (Set to true by coreparse.c if the core
139  * contained a pagetable entry).
140  */
141 boolean gencgc_partial_pickup = 0;
142
143 /* If defined, free pages are read-protected to ensure that nothing
144  * accesses them.
145  */
146
147 /* #define READ_PROTECT_FREE_PAGES */
148
149 \f
150 /*
151  * GC structures and variables
152  */
153
154 /* the total bytes allocated. These are seen by Lisp DYNAMIC-USAGE. */
155 unsigned long bytes_allocated = 0;
156 unsigned long auto_gc_trigger = 0;
157
158 /* the source and destination generations. These are set before a GC starts
159  * scavenging. */
160 generation_index_t from_space;
161 generation_index_t new_space;
162
163 /* Set to 1 when in GC */
164 boolean gc_active_p = 0;
165
166 /* should the GC be conservative on stack. If false (only right before
167  * saving a core), don't scan the stack / mark pages dont_move. */
168 static boolean conservative_stack = 1;
169
170 /* An array of page structures is allocated on gc initialization.
171  * This helps quickly map between an address its page structure.
172  * page_table_pages is set from the size of the dynamic space. */
173 page_index_t page_table_pages;
174 struct page *page_table;
175
176 static inline boolean page_allocated_p(page_index_t page) {
177     return (page_table[page].allocated != FREE_PAGE_FLAG);
178 }
179
180 static inline boolean page_no_region_p(page_index_t page) {
181     return !(page_table[page].allocated & OPEN_REGION_PAGE_FLAG);
182 }
183
184 static inline boolean page_allocated_no_region_p(page_index_t page) {
185     return ((page_table[page].allocated & (UNBOXED_PAGE_FLAG | BOXED_PAGE_FLAG))
186             && page_no_region_p(page));
187 }
188
189 static inline boolean page_free_p(page_index_t page) {
190     return (page_table[page].allocated == FREE_PAGE_FLAG);
191 }
192
193 static inline boolean page_boxed_p(page_index_t page) {
194     return (page_table[page].allocated & BOXED_PAGE_FLAG);
195 }
196
197 static inline boolean code_page_p(page_index_t page) {
198     return (page_table[page].allocated & CODE_PAGE_FLAG);
199 }
200
201 static inline boolean page_boxed_no_region_p(page_index_t page) {
202     return page_boxed_p(page) && page_no_region_p(page);
203 }
204
205 static inline boolean page_unboxed_p(page_index_t page) {
206     /* Both flags set == boxed code page */
207     return ((page_table[page].allocated & UNBOXED_PAGE_FLAG)
208             && !page_boxed_p(page));
209 }
210
211 static inline boolean protect_page_p(page_index_t page, generation_index_t generation) {
212     return (page_boxed_no_region_p(page)
213             && (page_table[page].bytes_used != 0)
214             && !page_table[page].dont_move
215             && (page_table[page].gen == generation));
216 }
217
218 /* To map addresses to page structures the address of the first page
219  * is needed. */
220 static void *heap_base = NULL;
221
222 /* Calculate the start address for the given page number. */
223 inline void *
224 page_address(page_index_t page_num)
225 {
226     return (heap_base + (page_num * GENCGC_CARD_BYTES));
227 }
228
229 /* Calculate the address where the allocation region associated with
230  * the page starts. */
231 static inline void *
232 page_region_start(page_index_t page_index)
233 {
234     return page_address(page_index)-page_table[page_index].region_start_offset;
235 }
236
237 /* Find the page index within the page_table for the given
238  * address. Return -1 on failure. */
239 inline page_index_t
240 find_page_index(void *addr)
241 {
242     if (addr >= heap_base) {
243         page_index_t index = ((pointer_sized_uint_t)addr -
244                               (pointer_sized_uint_t)heap_base) / GENCGC_CARD_BYTES;
245         if (index < page_table_pages)
246             return (index);
247     }
248     return (-1);
249 }
250
251 static size_t
252 npage_bytes(long npages)
253 {
254     gc_assert(npages>=0);
255     return ((unsigned long)npages)*GENCGC_CARD_BYTES;
256 }
257
258 /* Check that X is a higher address than Y and return offset from Y to
259  * X in bytes. */
260 static inline
261 size_t void_diff(void *x, void *y)
262 {
263     gc_assert(x >= y);
264     return (pointer_sized_uint_t)x - (pointer_sized_uint_t)y;
265 }
266
267 /* a structure to hold the state of a generation
268  *
269  * CAUTION: If you modify this, make sure to touch up the alien
270  * definition in src/code/gc.lisp accordingly. ...or better yes,
271  * deal with the FIXME there...
272  */
273 struct generation {
274
275     /* the first page that gc_alloc() checks on its next call */
276     page_index_t alloc_start_page;
277
278     /* the first page that gc_alloc_unboxed() checks on its next call */
279     page_index_t alloc_unboxed_start_page;
280
281     /* the first page that gc_alloc_large (boxed) considers on its next
282      * call. (Although it always allocates after the boxed_region.) */
283     page_index_t alloc_large_start_page;
284
285     /* the first page that gc_alloc_large (unboxed) considers on its
286      * next call. (Although it always allocates after the
287      * current_unboxed_region.) */
288     page_index_t alloc_large_unboxed_start_page;
289
290     /* the bytes allocated to this generation */
291     unsigned long bytes_allocated;
292
293     /* the number of bytes at which to trigger a GC */
294     unsigned long gc_trigger;
295
296     /* to calculate a new level for gc_trigger */
297     unsigned long bytes_consed_between_gc;
298
299     /* the number of GCs since the last raise */
300     int num_gc;
301
302     /* the number of GCs to run on the generations before raising objects to the
303      * next generation */
304     int number_of_gcs_before_promotion;
305
306     /* the cumulative sum of the bytes allocated to this generation. It is
307      * cleared after a GC on this generations, and update before new
308      * objects are added from a GC of a younger generation. Dividing by
309      * the bytes_allocated will give the average age of the memory in
310      * this generation since its last GC. */
311     unsigned long cum_sum_bytes_allocated;
312
313     /* a minimum average memory age before a GC will occur helps
314      * prevent a GC when a large number of new live objects have been
315      * added, in which case a GC could be a waste of time */
316     double minimum_age_before_gc;
317
318     /* A linked list of lutex structures in this generation, used for
319      * implementing lutex finalization. */
320 #ifdef LUTEX_WIDETAG
321     struct lutex *lutexes;
322 #else
323     void *lutexes;
324 #endif
325 };
326
327 /* an array of generation structures. There needs to be one more
328  * generation structure than actual generations as the oldest
329  * generation is temporarily raised then lowered. */
330 struct generation generations[NUM_GENERATIONS];
331
332 /* the oldest generation that is will currently be GCed by default.
333  * Valid values are: 0, 1, ... HIGHEST_NORMAL_GENERATION
334  *
335  * The default of HIGHEST_NORMAL_GENERATION enables GC on all generations.
336  *
337  * Setting this to 0 effectively disables the generational nature of
338  * the GC. In some applications generational GC may not be useful
339  * because there are no long-lived objects.
340  *
341  * An intermediate value could be handy after moving long-lived data
342  * into an older generation so an unnecessary GC of this long-lived
343  * data can be avoided. */
344 generation_index_t gencgc_oldest_gen_to_gc = HIGHEST_NORMAL_GENERATION;
345
346 /* The maximum free page in the heap is maintained and used to update
347  * ALLOCATION_POINTER which is used by the room function to limit its
348  * search of the heap. XX Gencgc obviously needs to be better
349  * integrated with the Lisp code. */
350 page_index_t last_free_page;
351 \f
352 #ifdef LISP_FEATURE_SB_THREAD
353 /* This lock is to prevent multiple threads from simultaneously
354  * allocating new regions which overlap each other.  Note that the
355  * majority of GC is single-threaded, but alloc() may be called from
356  * >1 thread at a time and must be thread-safe.  This lock must be
357  * seized before all accesses to generations[] or to parts of
358  * page_table[] that other threads may want to see */
359 static pthread_mutex_t free_pages_lock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
360 /* This lock is used to protect non-thread-local allocation. */
361 static pthread_mutex_t allocation_lock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
362 #endif
363
364 extern unsigned long gencgc_release_granularity;
365 unsigned long gencgc_release_granularity = GENCGC_RELEASE_GRANULARITY;
366
367 extern unsigned long gencgc_alloc_granularity;
368 unsigned long gencgc_alloc_granularity = GENCGC_ALLOC_GRANULARITY;
369
370 \f
371 /*
372  * miscellaneous heap functions
373  */
374
375 /* Count the number of pages which are write-protected within the
376  * given generation. */
377 static long
378 count_write_protect_generation_pages(generation_index_t generation)
379 {
380     page_index_t i;
381     unsigned long count = 0;
382
383     for (i = 0; i < last_free_page; i++)
384         if (page_allocated_p(i)
385             && (page_table[i].gen == generation)
386             && (page_table[i].write_protected == 1))
387             count++;
388     return count;
389 }
390
391 /* Count the number of pages within the given generation. */
392 static long
393 count_generation_pages(generation_index_t generation)
394 {
395     page_index_t i;
396     long count = 0;
397
398     for (i = 0; i < last_free_page; i++)
399         if (page_allocated_p(i)
400             && (page_table[i].gen == generation))
401             count++;
402     return count;
403 }
404
405 #if QSHOW
406 static long
407 count_dont_move_pages(void)
408 {
409     page_index_t i;
410     long count = 0;
411     for (i = 0; i < last_free_page; i++) {
412         if (page_allocated_p(i)
413             && (page_table[i].dont_move != 0)) {
414             ++count;
415         }
416     }
417     return count;
418 }
419 #endif /* QSHOW */
420
421 /* Work through the pages and add up the number of bytes used for the
422  * given generation. */
423 static unsigned long
424 count_generation_bytes_allocated (generation_index_t gen)
425 {
426     page_index_t i;
427     unsigned long result = 0;
428     for (i = 0; i < last_free_page; i++) {
429         if (page_allocated_p(i)
430             && (page_table[i].gen == gen))
431             result += page_table[i].bytes_used;
432     }
433     return result;
434 }
435
436 /* Return the average age of the memory in a generation. */
437 extern double
438 generation_average_age(generation_index_t gen)
439 {
440     if (generations[gen].bytes_allocated == 0)
441         return 0.0;
442
443     return
444         ((double)generations[gen].cum_sum_bytes_allocated)
445         / ((double)generations[gen].bytes_allocated);
446 }
447
448 extern void
449 write_generation_stats(FILE *file)
450 {
451     generation_index_t i;
452
453 #if defined(LISP_FEATURE_X86) || defined(LISP_FEATURE_X86_64)
454 #define FPU_STATE_SIZE 27
455     int fpu_state[FPU_STATE_SIZE];
456 #elif defined(LISP_FEATURE_PPC)
457 #define FPU_STATE_SIZE 32
458     long long fpu_state[FPU_STATE_SIZE];
459 #endif
460
461     /* This code uses the FP instructions which may be set up for Lisp
462      * so they need to be saved and reset for C. */
463     fpu_save(fpu_state);
464
465     /* Print the heap stats. */
466     fprintf(file,
467             " Gen StaPg UbSta LaSta LUbSt Boxed Unboxed LB   LUB  !move  Alloc  Waste   Trig    WP  GCs Mem-age\n");
468
469     for (i = 0; i < SCRATCH_GENERATION; i++) {
470         page_index_t j;
471         long boxed_cnt = 0;
472         long unboxed_cnt = 0;
473         long large_boxed_cnt = 0;
474         long large_unboxed_cnt = 0;
475         long pinned_cnt=0;
476
477         for (j = 0; j < last_free_page; j++)
478             if (page_table[j].gen == i) {
479
480                 /* Count the number of boxed pages within the given
481                  * generation. */
482                 if (page_boxed_p(j)) {
483                     if (page_table[j].large_object)
484                         large_boxed_cnt++;
485                     else
486                         boxed_cnt++;
487                 }
488                 if(page_table[j].dont_move) pinned_cnt++;
489                 /* Count the number of unboxed pages within the given
490                  * generation. */
491                 if (page_unboxed_p(j)) {
492                     if (page_table[j].large_object)
493                         large_unboxed_cnt++;
494                     else
495                         unboxed_cnt++;
496                 }
497             }
498
499         gc_assert(generations[i].bytes_allocated
500                   == count_generation_bytes_allocated(i));
501         fprintf(file,
502                 "   %1d: %5ld %5ld %5ld %5ld %5ld %5ld %5ld %5ld %5ld %8ld %5ld %8ld %4ld %3d %7.4f\n",
503                 i,
504                 generations[i].alloc_start_page,
505                 generations[i].alloc_unboxed_start_page,
506                 generations[i].alloc_large_start_page,
507                 generations[i].alloc_large_unboxed_start_page,
508                 boxed_cnt,
509                 unboxed_cnt,
510                 large_boxed_cnt,
511                 large_unboxed_cnt,
512                 pinned_cnt,
513                 generations[i].bytes_allocated,
514                 (npage_bytes(count_generation_pages(i))
515                  - generations[i].bytes_allocated),
516                 generations[i].gc_trigger,
517                 count_write_protect_generation_pages(i),
518                 generations[i].num_gc,
519                 generation_average_age(i));
520     }
521     fprintf(file,"   Total bytes allocated    = %lu\n", bytes_allocated);
522     fprintf(file,"   Dynamic-space-size bytes = %lu\n", (unsigned long)dynamic_space_size);
523
524     fpu_restore(fpu_state);
525 }
526
527 extern void
528 write_heap_exhaustion_report(FILE *file, long available, long requested,
529                              struct thread *thread)
530 {
531     fprintf(file,
532             "Heap exhausted during %s: %ld bytes available, %ld requested.\n",
533             gc_active_p ? "garbage collection" : "allocation",
534             available,
535             requested);
536     write_generation_stats(file);
537     fprintf(file, "GC control variables:\n");
538     fprintf(file, "   *GC-INHIBIT* = %s\n   *GC-PENDING* = %s\n",
539             SymbolValue(GC_INHIBIT,thread)==NIL ? "false" : "true",
540             (SymbolValue(GC_PENDING, thread) == T) ?
541             "true" : ((SymbolValue(GC_PENDING, thread) == NIL) ?
542                       "false" : "in progress"));
543 #ifdef LISP_FEATURE_SB_THREAD
544     fprintf(file, "   *STOP-FOR-GC-PENDING* = %s\n",
545             SymbolValue(STOP_FOR_GC_PENDING,thread)==NIL ? "false" : "true");
546 #endif
547 }
548
549 extern void
550 print_generation_stats(void)
551 {
552     write_generation_stats(stderr);
553 }
554
555 extern char* gc_logfile;
556 char * gc_logfile = NULL;
557
558 extern void
559 log_generation_stats(char *logfile, char *header)
560 {
561     if (logfile) {
562         FILE * log = fopen(logfile, "a");
563         if (log) {
564             fprintf(log, "%s\n", header);
565             write_generation_stats(log);
566             fclose(log);
567         } else {
568             fprintf(stderr, "Could not open gc logfile: %s\n", logfile);
569             fflush(stderr);
570         }
571     }
572 }
573
574 extern void
575 report_heap_exhaustion(long available, long requested, struct thread *th)
576 {
577     if (gc_logfile) {
578         FILE * log = fopen(gc_logfile, "a");
579         if (log) {
580             write_heap_exhaustion_report(log, available, requested, th);
581             fclose(log);
582         } else {
583             fprintf(stderr, "Could not open gc logfile: %s\n", gc_logfile);
584             fflush(stderr);
585         }
586     }
587     /* Always to stderr as well. */
588     write_heap_exhaustion_report(stderr, available, requested, th);
589 }
590 \f
591
592 #if defined(LISP_FEATURE_X86) || defined(LISP_FEATURE_X86_64)
593 void fast_bzero(void*, size_t); /* in <arch>-assem.S */
594 #endif
595
596 /* Zero the pages from START to END (inclusive), but use mmap/munmap instead
597  * if zeroing it ourselves, i.e. in practice give the memory back to the
598  * OS. Generally done after a large GC.
599  */
600 void zero_pages_with_mmap(page_index_t start, page_index_t end) {
601     int i;
602     void *addr = page_address(start), *new_addr;
603     size_t length = npage_bytes(1+end-start);
604
605     if (start > end)
606       return;
607
608     gc_assert(length >= gencgc_release_granularity);
609     gc_assert((length % gencgc_release_granularity) == 0);
610
611     os_invalidate(addr, length);
612     new_addr = os_validate(addr, length);
613     if (new_addr == NULL || new_addr != addr) {
614         lose("remap_free_pages: page moved, 0x%08x ==> 0x%08x",
615              start, new_addr);
616     }
617
618     for (i = start; i <= end; i++) {
619         page_table[i].need_to_zero = 0;
620     }
621 }
622
623 /* Zero the pages from START to END (inclusive). Generally done just after
624  * a new region has been allocated.
625  */
626 static void
627 zero_pages(page_index_t start, page_index_t end) {
628     if (start > end)
629       return;
630
631 #if defined(LISP_FEATURE_X86) || defined(LISP_FEATURE_X86_64)
632     fast_bzero(page_address(start), npage_bytes(1+end-start));
633 #else
634     bzero(page_address(start), npage_bytes(1+end-start));
635 #endif
636
637 }
638
639 static void
640 zero_and_mark_pages(page_index_t start, page_index_t end) {
641     page_index_t i;
642
643     zero_pages(start, end);
644     for (i = start; i <= end; i++)
645         page_table[i].need_to_zero = 0;
646 }
647
648 /* Zero the pages from START to END (inclusive), except for those
649  * pages that are known to already zeroed. Mark all pages in the
650  * ranges as non-zeroed.
651  */
652 static void
653 zero_dirty_pages(page_index_t start, page_index_t end) {
654     page_index_t i, j;
655
656     for (i = start; i <= end; i++) {
657         if (!page_table[i].need_to_zero) continue;
658         for (j = i+1; (j <= end) && (page_table[j].need_to_zero); j++);
659         zero_pages(i, j-1);
660         i = j;
661     }
662
663     for (i = start; i <= end; i++) {
664         page_table[i].need_to_zero = 1;
665     }
666 }
667
668
669 /*
670  * To support quick and inline allocation, regions of memory can be
671  * allocated and then allocated from with just a free pointer and a
672  * check against an end address.
673  *
674  * Since objects can be allocated to spaces with different properties
675  * e.g. boxed/unboxed, generation, ages; there may need to be many
676  * allocation regions.
677  *
678  * Each allocation region may start within a partly used page. Many
679  * features of memory use are noted on a page wise basis, e.g. the
680  * generation; so if a region starts within an existing allocated page
681  * it must be consistent with this page.
682  *
683  * During the scavenging of the newspace, objects will be transported
684  * into an allocation region, and pointers updated to point to this
685  * allocation region. It is possible that these pointers will be
686  * scavenged again before the allocation region is closed, e.g. due to
687  * trans_list which jumps all over the place to cleanup the list. It
688  * is important to be able to determine properties of all objects
689  * pointed to when scavenging, e.g to detect pointers to the oldspace.
690  * Thus it's important that the allocation regions have the correct
691  * properties set when allocated, and not just set when closed. The
692  * region allocation routines return regions with the specified
693  * properties, and grab all the pages, setting their properties
694  * appropriately, except that the amount used is not known.
695  *
696  * These regions are used to support quicker allocation using just a
697  * free pointer. The actual space used by the region is not reflected
698  * in the pages tables until it is closed. It can't be scavenged until
699  * closed.
700  *
701  * When finished with the region it should be closed, which will
702  * update the page tables for the actual space used returning unused
703  * space. Further it may be noted in the new regions which is
704  * necessary when scavenging the newspace.
705  *
706  * Large objects may be allocated directly without an allocation
707  * region, the page tables are updated immediately.
708  *
709  * Unboxed objects don't contain pointers to other objects and so
710  * don't need scavenging. Further they can't contain pointers to
711  * younger generations so WP is not needed. By allocating pages to
712  * unboxed objects the whole page never needs scavenging or
713  * write-protecting. */
714
715 /* We are only using two regions at present. Both are for the current
716  * newspace generation. */
717 struct alloc_region boxed_region;
718 struct alloc_region unboxed_region;
719
720 /* The generation currently being allocated to. */
721 static generation_index_t gc_alloc_generation;
722
723 static inline page_index_t
724 generation_alloc_start_page(generation_index_t generation, int page_type_flag, int large)
725 {
726     if (large) {
727         if (UNBOXED_PAGE_FLAG == page_type_flag) {
728             return generations[generation].alloc_large_unboxed_start_page;
729         } else if (BOXED_PAGE_FLAG & page_type_flag) {
730             /* Both code and data. */
731             return generations[generation].alloc_large_start_page;
732         } else {
733             lose("bad page type flag: %d", page_type_flag);
734         }
735     } else {
736         if (UNBOXED_PAGE_FLAG == page_type_flag) {
737             return generations[generation].alloc_unboxed_start_page;
738         } else if (BOXED_PAGE_FLAG & page_type_flag) {
739             /* Both code and data. */
740             return generations[generation].alloc_start_page;
741         } else {
742             lose("bad page_type_flag: %d", page_type_flag);
743         }
744     }
745 }
746
747 static inline void
748 set_generation_alloc_start_page(generation_index_t generation, int page_type_flag, int large,
749                                 page_index_t page)
750 {
751     if (large) {
752         if (UNBOXED_PAGE_FLAG == page_type_flag) {
753             generations[generation].alloc_large_unboxed_start_page = page;
754         } else if (BOXED_PAGE_FLAG & page_type_flag) {
755             /* Both code and data. */
756             generations[generation].alloc_large_start_page = page;
757         } else {
758             lose("bad page type flag: %d", page_type_flag);
759         }
760     } else {
761         if (UNBOXED_PAGE_FLAG == page_type_flag) {
762             generations[generation].alloc_unboxed_start_page = page;
763         } else if (BOXED_PAGE_FLAG & page_type_flag) {
764             /* Both code and data. */
765             generations[generation].alloc_start_page = page;
766         } else {
767             lose("bad page type flag: %d", page_type_flag);
768         }
769     }
770 }
771
772 /* Find a new region with room for at least the given number of bytes.
773  *
774  * It starts looking at the current generation's alloc_start_page. So
775  * may pick up from the previous region if there is enough space. This
776  * keeps the allocation contiguous when scavenging the newspace.
777  *
778  * The alloc_region should have been closed by a call to
779  * gc_alloc_update_page_tables(), and will thus be in an empty state.
780  *
781  * To assist the scavenging functions write-protected pages are not
782  * used. Free pages should not be write-protected.
783  *
784  * It is critical to the conservative GC that the start of regions be
785  * known. To help achieve this only small regions are allocated at a
786  * time.
787  *
788  * During scavenging, pointers may be found to within the current
789  * region and the page generation must be set so that pointers to the
790  * from space can be recognized. Therefore the generation of pages in
791  * the region are set to gc_alloc_generation. To prevent another
792  * allocation call using the same pages, all the pages in the region
793  * are allocated, although they will initially be empty.
794  */
795 static void
796 gc_alloc_new_region(long nbytes, int page_type_flag, struct alloc_region *alloc_region)
797 {
798     page_index_t first_page;
799     page_index_t last_page;
800     unsigned long bytes_found;
801     page_index_t i;
802     int ret;
803
804     /*
805     FSHOW((stderr,
806            "/alloc_new_region for %d bytes from gen %d\n",
807            nbytes, gc_alloc_generation));
808     */
809
810     /* Check that the region is in a reset state. */
811     gc_assert((alloc_region->first_page == 0)
812               && (alloc_region->last_page == -1)
813               && (alloc_region->free_pointer == alloc_region->end_addr));
814     ret = thread_mutex_lock(&free_pages_lock);
815     gc_assert(ret == 0);
816     first_page = generation_alloc_start_page(gc_alloc_generation, page_type_flag, 0);
817     last_page=gc_find_freeish_pages(&first_page, nbytes, page_type_flag);
818     bytes_found=(GENCGC_CARD_BYTES - page_table[first_page].bytes_used)
819             + npage_bytes(last_page-first_page);
820
821     /* Set up the alloc_region. */
822     alloc_region->first_page = first_page;
823     alloc_region->last_page = last_page;
824     alloc_region->start_addr = page_table[first_page].bytes_used
825         + page_address(first_page);
826     alloc_region->free_pointer = alloc_region->start_addr;
827     alloc_region->end_addr = alloc_region->start_addr + bytes_found;
828
829     /* Set up the pages. */
830
831     /* The first page may have already been in use. */
832     if (page_table[first_page].bytes_used == 0) {
833         page_table[first_page].allocated = page_type_flag;
834         page_table[first_page].gen = gc_alloc_generation;
835         page_table[first_page].large_object = 0;
836         page_table[first_page].region_start_offset = 0;
837     }
838
839     gc_assert(page_table[first_page].allocated == page_type_flag);
840     page_table[first_page].allocated |= OPEN_REGION_PAGE_FLAG;
841
842     gc_assert(page_table[first_page].gen == gc_alloc_generation);
843     gc_assert(page_table[first_page].large_object == 0);
844
845     for (i = first_page+1; i <= last_page; i++) {
846         page_table[i].allocated = page_type_flag;
847         page_table[i].gen = gc_alloc_generation;
848         page_table[i].large_object = 0;
849         /* This may not be necessary for unboxed regions (think it was
850          * broken before!) */
851         page_table[i].region_start_offset =
852             void_diff(page_address(i),alloc_region->start_addr);
853         page_table[i].allocated |= OPEN_REGION_PAGE_FLAG ;
854     }
855     /* Bump up last_free_page. */
856     if (last_page+1 > last_free_page) {
857         last_free_page = last_page+1;
858         /* do we only want to call this on special occasions? like for
859          * boxed_region? */
860         set_alloc_pointer((lispobj)page_address(last_free_page));
861     }
862     ret = thread_mutex_unlock(&free_pages_lock);
863     gc_assert(ret == 0);
864
865 #ifdef READ_PROTECT_FREE_PAGES
866     os_protect(page_address(first_page),
867                npage_bytes(1+last_page-first_page),
868                OS_VM_PROT_ALL);
869 #endif
870
871     /* If the first page was only partial, don't check whether it's
872      * zeroed (it won't be) and don't zero it (since the parts that
873      * we're interested in are guaranteed to be zeroed).
874      */
875     if (page_table[first_page].bytes_used) {
876         first_page++;
877     }
878
879     zero_dirty_pages(first_page, last_page);
880
881     /* we can do this after releasing free_pages_lock */
882     if (gencgc_zero_check) {
883         long *p;
884         for (p = (long *)alloc_region->start_addr;
885              p < (long *)alloc_region->end_addr; p++) {
886             if (*p != 0) {
887                 /* KLUDGE: It would be nice to use %lx and explicit casts
888                  * (long) in code like this, so that it is less likely to
889                  * break randomly when running on a machine with different
890                  * word sizes. -- WHN 19991129 */
891                 lose("The new region at %x is not zero (start=%p, end=%p).\n",
892                      p, alloc_region->start_addr, alloc_region->end_addr);
893             }
894         }
895     }
896 }
897
898 /* If the record_new_objects flag is 2 then all new regions created
899  * are recorded.
900  *
901  * If it's 1 then then it is only recorded if the first page of the
902  * current region is <= new_areas_ignore_page. This helps avoid
903  * unnecessary recording when doing full scavenge pass.
904  *
905  * The new_object structure holds the page, byte offset, and size of
906  * new regions of objects. Each new area is placed in the array of
907  * these structures pointer to by new_areas. new_areas_index holds the
908  * offset into new_areas.
909  *
910  * If new_area overflows NUM_NEW_AREAS then it stops adding them. The
911  * later code must detect this and handle it, probably by doing a full
912  * scavenge of a generation. */
913 #define NUM_NEW_AREAS 512
914 static int record_new_objects = 0;
915 static page_index_t new_areas_ignore_page;
916 struct new_area {
917     page_index_t page;
918     size_t offset;
919     size_t size;
920 };
921 static struct new_area (*new_areas)[];
922 static long new_areas_index;
923 long max_new_areas;
924
925 /* Add a new area to new_areas. */
926 static void
927 add_new_area(page_index_t first_page, size_t offset, size_t size)
928 {
929     unsigned long new_area_start,c;
930     long i;
931
932     /* Ignore if full. */
933     if (new_areas_index >= NUM_NEW_AREAS)
934         return;
935
936     switch (record_new_objects) {
937     case 0:
938         return;
939     case 1:
940         if (first_page > new_areas_ignore_page)
941             return;
942         break;
943     case 2:
944         break;
945     default:
946         gc_abort();
947     }
948
949     new_area_start = npage_bytes(first_page) + offset;
950
951     /* Search backwards for a prior area that this follows from. If
952        found this will save adding a new area. */
953     for (i = new_areas_index-1, c = 0; (i >= 0) && (c < 8); i--, c++) {
954         unsigned long area_end =
955             npage_bytes((*new_areas)[i].page)
956             + (*new_areas)[i].offset
957             + (*new_areas)[i].size;
958         /*FSHOW((stderr,
959                "/add_new_area S1 %d %d %d %d\n",
960                i, c, new_area_start, area_end));*/
961         if (new_area_start == area_end) {
962             /*FSHOW((stderr,
963                    "/adding to [%d] %d %d %d with %d %d %d:\n",
964                    i,
965                    (*new_areas)[i].page,
966                    (*new_areas)[i].offset,
967                    (*new_areas)[i].size,
968                    first_page,
969                    offset,
970                     size);*/
971             (*new_areas)[i].size += size;
972             return;
973         }
974     }
975
976     (*new_areas)[new_areas_index].page = first_page;
977     (*new_areas)[new_areas_index].offset = offset;
978     (*new_areas)[new_areas_index].size = size;
979     /*FSHOW((stderr,
980            "/new_area %d page %d offset %d size %d\n",
981            new_areas_index, first_page, offset, size));*/
982     new_areas_index++;
983
984     /* Note the max new_areas used. */
985     if (new_areas_index > max_new_areas)
986         max_new_areas = new_areas_index;
987 }
988
989 /* Update the tables for the alloc_region. The region may be added to
990  * the new_areas.
991  *
992  * When done the alloc_region is set up so that the next quick alloc
993  * will fail safely and thus a new region will be allocated. Further
994  * it is safe to try to re-update the page table of this reset
995  * alloc_region. */
996 void
997 gc_alloc_update_page_tables(int page_type_flag, struct alloc_region *alloc_region)
998 {
999     int more;
1000     page_index_t first_page;
1001     page_index_t next_page;
1002     unsigned long bytes_used;
1003     unsigned long orig_first_page_bytes_used;
1004     unsigned long region_size;
1005     unsigned long byte_cnt;
1006     int ret;
1007
1008
1009     first_page = alloc_region->first_page;
1010
1011     /* Catch an unused alloc_region. */
1012     if ((first_page == 0) && (alloc_region->last_page == -1))
1013         return;
1014
1015     next_page = first_page+1;
1016
1017     ret = thread_mutex_lock(&free_pages_lock);
1018     gc_assert(ret == 0);
1019     if (alloc_region->free_pointer != alloc_region->start_addr) {
1020         /* some bytes were allocated in the region */
1021         orig_first_page_bytes_used = page_table[first_page].bytes_used;
1022
1023         gc_assert(alloc_region->start_addr ==
1024                   (page_address(first_page)
1025                    + page_table[first_page].bytes_used));
1026
1027         /* All the pages used need to be updated */
1028
1029         /* Update the first page. */
1030
1031         /* If the page was free then set up the gen, and
1032          * region_start_offset. */
1033         if (page_table[first_page].bytes_used == 0)
1034             gc_assert(page_table[first_page].region_start_offset == 0);
1035         page_table[first_page].allocated &= ~(OPEN_REGION_PAGE_FLAG);
1036
1037         gc_assert(page_table[first_page].allocated & page_type_flag);
1038         gc_assert(page_table[first_page].gen == gc_alloc_generation);
1039         gc_assert(page_table[first_page].large_object == 0);
1040
1041         byte_cnt = 0;
1042
1043         /* Calculate the number of bytes used in this page. This is not
1044          * always the number of new bytes, unless it was free. */
1045         more = 0;
1046         if ((bytes_used = void_diff(alloc_region->free_pointer,
1047                                     page_address(first_page)))
1048             >GENCGC_CARD_BYTES) {
1049             bytes_used = GENCGC_CARD_BYTES;
1050             more = 1;
1051         }
1052         page_table[first_page].bytes_used = bytes_used;
1053         byte_cnt += bytes_used;
1054
1055
1056         /* All the rest of the pages should be free. We need to set
1057          * their region_start_offset pointer to the start of the
1058          * region, and set the bytes_used. */
1059         while (more) {
1060             page_table[next_page].allocated &= ~(OPEN_REGION_PAGE_FLAG);
1061             gc_assert(page_table[next_page].allocated & page_type_flag);
1062             gc_assert(page_table[next_page].bytes_used == 0);
1063             gc_assert(page_table[next_page].gen == gc_alloc_generation);
1064             gc_assert(page_table[next_page].large_object == 0);
1065
1066             gc_assert(page_table[next_page].region_start_offset ==
1067                       void_diff(page_address(next_page),
1068                                 alloc_region->start_addr));
1069
1070             /* Calculate the number of bytes used in this page. */
1071             more = 0;
1072             if ((bytes_used = void_diff(alloc_region->free_pointer,
1073                                         page_address(next_page)))>GENCGC_CARD_BYTES) {
1074                 bytes_used = GENCGC_CARD_BYTES;
1075                 more = 1;
1076             }
1077             page_table[next_page].bytes_used = bytes_used;
1078             byte_cnt += bytes_used;
1079
1080             next_page++;
1081         }
1082
1083         region_size = void_diff(alloc_region->free_pointer,
1084                                 alloc_region->start_addr);
1085         bytes_allocated += region_size;
1086         generations[gc_alloc_generation].bytes_allocated += region_size;
1087
1088         gc_assert((byte_cnt- orig_first_page_bytes_used) == region_size);
1089
1090         /* Set the generations alloc restart page to the last page of
1091          * the region. */
1092         set_generation_alloc_start_page(gc_alloc_generation, page_type_flag, 0, next_page-1);
1093
1094         /* Add the region to the new_areas if requested. */
1095         if (BOXED_PAGE_FLAG & page_type_flag)
1096             add_new_area(first_page,orig_first_page_bytes_used, region_size);
1097
1098         /*
1099         FSHOW((stderr,
1100                "/gc_alloc_update_page_tables update %d bytes to gen %d\n",
1101                region_size,
1102                gc_alloc_generation));
1103         */
1104     } else {
1105         /* There are no bytes allocated. Unallocate the first_page if
1106          * there are 0 bytes_used. */
1107         page_table[first_page].allocated &= ~(OPEN_REGION_PAGE_FLAG);
1108         if (page_table[first_page].bytes_used == 0)
1109             page_table[first_page].allocated = FREE_PAGE_FLAG;
1110     }
1111
1112     /* Unallocate any unused pages. */
1113     while (next_page <= alloc_region->last_page) {
1114         gc_assert(page_table[next_page].bytes_used == 0);
1115         page_table[next_page].allocated = FREE_PAGE_FLAG;
1116         next_page++;
1117     }
1118     ret = thread_mutex_unlock(&free_pages_lock);
1119     gc_assert(ret == 0);
1120
1121     /* alloc_region is per-thread, we're ok to do this unlocked */
1122     gc_set_region_empty(alloc_region);
1123 }
1124
1125 static inline void *gc_quick_alloc(long nbytes);
1126
1127 /* Allocate a possibly large object. */
1128 void *
1129 gc_alloc_large(long nbytes, int page_type_flag, struct alloc_region *alloc_region)
1130 {
1131     page_index_t first_page;
1132     page_index_t last_page;
1133     int orig_first_page_bytes_used;
1134     long byte_cnt;
1135     int more;
1136     unsigned long bytes_used;
1137     page_index_t next_page;
1138     int ret;
1139
1140     ret = thread_mutex_lock(&free_pages_lock);
1141     gc_assert(ret == 0);
1142
1143     first_page = generation_alloc_start_page(gc_alloc_generation, page_type_flag, 1);
1144     if (first_page <= alloc_region->last_page) {
1145         first_page = alloc_region->last_page+1;
1146     }
1147
1148     last_page=gc_find_freeish_pages(&first_page,nbytes, page_type_flag);
1149
1150     gc_assert(first_page > alloc_region->last_page);
1151
1152     set_generation_alloc_start_page(gc_alloc_generation, page_type_flag, 1, last_page);
1153
1154     /* Set up the pages. */
1155     orig_first_page_bytes_used = page_table[first_page].bytes_used;
1156
1157     /* If the first page was free then set up the gen, and
1158      * region_start_offset. */
1159     if (page_table[first_page].bytes_used == 0) {
1160         page_table[first_page].allocated = page_type_flag;
1161         page_table[first_page].gen = gc_alloc_generation;
1162         page_table[first_page].region_start_offset = 0;
1163         page_table[first_page].large_object = 1;
1164     }
1165
1166     gc_assert(page_table[first_page].allocated == page_type_flag);
1167     gc_assert(page_table[first_page].gen == gc_alloc_generation);
1168     gc_assert(page_table[first_page].large_object == 1);
1169
1170     byte_cnt = 0;
1171
1172     /* Calc. the number of bytes used in this page. This is not
1173      * always the number of new bytes, unless it was free. */
1174     more = 0;
1175     if ((bytes_used = nbytes+orig_first_page_bytes_used) > GENCGC_CARD_BYTES) {
1176         bytes_used = GENCGC_CARD_BYTES;
1177         more = 1;
1178     }
1179     page_table[first_page].bytes_used = bytes_used;
1180     byte_cnt += bytes_used;
1181
1182     next_page = first_page+1;
1183
1184     /* All the rest of the pages should be free. We need to set their
1185      * region_start_offset pointer to the start of the region, and set
1186      * the bytes_used. */
1187     while (more) {
1188         gc_assert(page_free_p(next_page));
1189         gc_assert(page_table[next_page].bytes_used == 0);
1190         page_table[next_page].allocated = page_type_flag;
1191         page_table[next_page].gen = gc_alloc_generation;
1192         page_table[next_page].large_object = 1;
1193
1194         page_table[next_page].region_start_offset =
1195             npage_bytes(next_page-first_page) - orig_first_page_bytes_used;
1196
1197         /* Calculate the number of bytes used in this page. */
1198         more = 0;
1199         bytes_used=(nbytes+orig_first_page_bytes_used)-byte_cnt;
1200         if (bytes_used > GENCGC_CARD_BYTES) {
1201             bytes_used = GENCGC_CARD_BYTES;
1202             more = 1;
1203         }
1204         page_table[next_page].bytes_used = bytes_used;
1205         page_table[next_page].write_protected=0;
1206         page_table[next_page].dont_move=0;
1207         byte_cnt += bytes_used;
1208         next_page++;
1209     }
1210
1211     gc_assert((byte_cnt-orig_first_page_bytes_used) == nbytes);
1212
1213     bytes_allocated += nbytes;
1214     generations[gc_alloc_generation].bytes_allocated += nbytes;
1215
1216     /* Add the region to the new_areas if requested. */
1217     if (BOXED_PAGE_FLAG & page_type_flag)
1218         add_new_area(first_page,orig_first_page_bytes_used,nbytes);
1219
1220     /* Bump up last_free_page */
1221     if (last_page+1 > last_free_page) {
1222         last_free_page = last_page+1;
1223         set_alloc_pointer((lispobj)(page_address(last_free_page)));
1224     }
1225     ret = thread_mutex_unlock(&free_pages_lock);
1226     gc_assert(ret == 0);
1227
1228 #ifdef READ_PROTECT_FREE_PAGES
1229     os_protect(page_address(first_page),
1230                npage_bytes(1+last_page-first_page),
1231                OS_VM_PROT_ALL);
1232 #endif
1233
1234     zero_dirty_pages(first_page, last_page);
1235
1236     return page_address(first_page);
1237 }
1238
1239 static page_index_t gencgc_alloc_start_page = -1;
1240
1241 void
1242 gc_heap_exhausted_error_or_lose (long available, long requested)
1243 {
1244     struct thread *thread = arch_os_get_current_thread();
1245     /* Write basic information before doing anything else: if we don't
1246      * call to lisp this is a must, and even if we do there is always
1247      * the danger that we bounce back here before the error has been
1248      * handled, or indeed even printed.
1249      */
1250     report_heap_exhaustion(available, requested, thread);
1251     if (gc_active_p || (available == 0)) {
1252         /* If we are in GC, or totally out of memory there is no way
1253          * to sanely transfer control to the lisp-side of things.
1254          */
1255         lose("Heap exhausted, game over.");
1256     }
1257     else {
1258         /* FIXME: assert free_pages_lock held */
1259         (void)thread_mutex_unlock(&free_pages_lock);
1260         gc_assert(get_pseudo_atomic_atomic(thread));
1261         clear_pseudo_atomic_atomic(thread);
1262         if (get_pseudo_atomic_interrupted(thread))
1263             do_pending_interrupt();
1264         /* Another issue is that signalling HEAP-EXHAUSTED error leads
1265          * to running user code at arbitrary places, even in a
1266          * WITHOUT-INTERRUPTS which may lead to a deadlock without
1267          * running out of the heap. So at this point all bets are
1268          * off. */
1269         if (SymbolValue(INTERRUPTS_ENABLED,thread) == NIL)
1270             corruption_warning_and_maybe_lose
1271                 ("Signalling HEAP-EXHAUSTED in a WITHOUT-INTERRUPTS.");
1272         funcall2(StaticSymbolFunction(HEAP_EXHAUSTED_ERROR),
1273                  alloc_number(available), alloc_number(requested));
1274         lose("HEAP-EXHAUSTED-ERROR fell through");
1275     }
1276 }
1277
1278 page_index_t
1279 gc_find_freeish_pages(page_index_t *restart_page_ptr, long nbytes,
1280                       int page_type_flag)
1281 {
1282     page_index_t first_page, last_page;
1283     page_index_t restart_page = *restart_page_ptr;
1284     long nbytes_goal = nbytes;
1285     long bytes_found = 0;
1286     long most_bytes_found = 0;
1287     page_index_t most_bytes_found_from, most_bytes_found_to;
1288     int small_object = nbytes < GENCGC_CARD_BYTES;
1289     /* FIXME: assert(free_pages_lock is held); */
1290
1291     if (nbytes_goal < gencgc_alloc_granularity)
1292             nbytes_goal = gencgc_alloc_granularity;
1293
1294     /* Toggled by gc_and_save for heap compaction, normally -1. */
1295     if (gencgc_alloc_start_page != -1) {
1296         restart_page = gencgc_alloc_start_page;
1297     }
1298
1299     gc_assert(nbytes>=0);
1300     /* Search for a page with at least nbytes of space. We prefer
1301      * not to split small objects on multiple pages, to reduce the
1302      * number of contiguous allocation regions spaning multiple
1303      * pages: this helps avoid excessive conservativism.
1304      *
1305      * For other objects, we guarantee that they start on their own
1306      * page boundary.
1307      */
1308     first_page = restart_page;
1309     while (first_page < page_table_pages) {
1310         bytes_found = 0;
1311         if (page_free_p(first_page)) {
1312                 gc_assert(0 == page_table[first_page].bytes_used);
1313                 bytes_found = GENCGC_CARD_BYTES;
1314         } else if (small_object &&
1315                    (page_table[first_page].allocated == page_type_flag) &&
1316                    (page_table[first_page].large_object == 0) &&
1317                    (page_table[first_page].gen == gc_alloc_generation) &&
1318                    (page_table[first_page].write_protected == 0) &&
1319                    (page_table[first_page].dont_move == 0)) {
1320             bytes_found = GENCGC_CARD_BYTES - page_table[first_page].bytes_used;
1321             if (bytes_found < nbytes) {
1322                 if (bytes_found > most_bytes_found)
1323                     most_bytes_found = bytes_found;
1324                 first_page++;
1325                 continue;
1326             }
1327         } else {
1328             first_page++;
1329             continue;
1330         }
1331
1332         gc_assert(page_table[first_page].write_protected == 0);
1333         for (last_page = first_page+1;
1334              ((last_page < page_table_pages) &&
1335               page_free_p(last_page) &&
1336               (bytes_found < nbytes_goal));
1337              last_page++) {
1338             bytes_found += GENCGC_CARD_BYTES;
1339             gc_assert(0 == page_table[last_page].bytes_used);
1340             gc_assert(0 == page_table[last_page].write_protected);
1341         }
1342
1343         if (bytes_found > most_bytes_found) {
1344             most_bytes_found = bytes_found;
1345             most_bytes_found_from = first_page;
1346             most_bytes_found_to = last_page;
1347         }
1348         if (bytes_found >= nbytes_goal)
1349             break;
1350
1351         first_page = last_page;
1352     }
1353
1354     bytes_found = most_bytes_found;
1355     restart_page = first_page + 1;
1356
1357     /* Check for a failure */
1358     if (bytes_found < nbytes) {
1359         gc_assert(restart_page >= page_table_pages);
1360         gc_heap_exhausted_error_or_lose(most_bytes_found, nbytes);
1361     }
1362
1363     *restart_page_ptr = most_bytes_found_from;
1364     return most_bytes_found_to-1;
1365 }
1366
1367 /* Allocate bytes.  All the rest of the special-purpose allocation
1368  * functions will eventually call this  */
1369
1370 void *
1371 gc_alloc_with_region(long nbytes,int page_type_flag, struct alloc_region *my_region,
1372                      int quick_p)
1373 {
1374     void *new_free_pointer;
1375
1376     if (nbytes>=large_object_size)
1377         return gc_alloc_large(nbytes, page_type_flag, my_region);
1378
1379     /* Check whether there is room in the current alloc region. */
1380     new_free_pointer = my_region->free_pointer + nbytes;
1381
1382     /* fprintf(stderr, "alloc %d bytes from %p to %p\n", nbytes,
1383        my_region->free_pointer, new_free_pointer); */
1384
1385     if (new_free_pointer <= my_region->end_addr) {
1386         /* If so then allocate from the current alloc region. */
1387         void *new_obj = my_region->free_pointer;
1388         my_region->free_pointer = new_free_pointer;
1389
1390         /* Unless a `quick' alloc was requested, check whether the
1391            alloc region is almost empty. */
1392         if (!quick_p &&
1393             void_diff(my_region->end_addr,my_region->free_pointer) <= 32) {
1394             /* If so, finished with the current region. */
1395             gc_alloc_update_page_tables(page_type_flag, my_region);
1396             /* Set up a new region. */
1397             gc_alloc_new_region(32 /*bytes*/, page_type_flag, my_region);
1398         }
1399
1400         return((void *)new_obj);
1401     }
1402
1403     /* Else not enough free space in the current region: retry with a
1404      * new region. */
1405
1406     gc_alloc_update_page_tables(page_type_flag, my_region);
1407     gc_alloc_new_region(nbytes, page_type_flag, my_region);
1408     return gc_alloc_with_region(nbytes, page_type_flag, my_region,0);
1409 }
1410
1411 /* these are only used during GC: all allocation from the mutator calls
1412  * alloc() -> gc_alloc_with_region() with the appropriate per-thread
1413  * region */
1414
1415 static inline void *
1416 gc_quick_alloc(long nbytes)
1417 {
1418     return gc_general_alloc(nbytes, BOXED_PAGE_FLAG, ALLOC_QUICK);
1419 }
1420
1421 static inline void *
1422 gc_quick_alloc_large(long nbytes)
1423 {
1424     return gc_general_alloc(nbytes, BOXED_PAGE_FLAG ,ALLOC_QUICK);
1425 }
1426
1427 static inline void *
1428 gc_alloc_unboxed(long nbytes)
1429 {
1430     return gc_general_alloc(nbytes, UNBOXED_PAGE_FLAG, 0);
1431 }
1432
1433 static inline void *
1434 gc_quick_alloc_unboxed(long nbytes)
1435 {
1436     return gc_general_alloc(nbytes, UNBOXED_PAGE_FLAG, ALLOC_QUICK);
1437 }
1438
1439 static inline void *
1440 gc_quick_alloc_large_unboxed(long nbytes)
1441 {
1442     return gc_general_alloc(nbytes, UNBOXED_PAGE_FLAG, ALLOC_QUICK);
1443 }
1444 \f
1445
1446 /* Copy a large boxed object. If the object is in a large object
1447  * region then it is simply promoted, else it is copied. If it's large
1448  * enough then it's copied to a large object region.
1449  *
1450  * Vectors may have shrunk. If the object is not copied the space
1451  * needs to be reclaimed, and the page_tables corrected. */
1452 lispobj
1453 copy_large_object(lispobj object, long nwords)
1454 {
1455     int tag;
1456     lispobj *new;
1457     page_index_t first_page;
1458
1459     gc_assert(is_lisp_pointer(object));
1460     gc_assert(from_space_p(object));
1461     gc_assert((nwords & 0x01) == 0);
1462
1463
1464     /* Check whether it's in a large object region. */
1465     first_page = find_page_index((void *)object);
1466     gc_assert(first_page >= 0);
1467
1468     if (page_table[first_page].large_object) {
1469
1470         /* Promote the object. */
1471
1472         unsigned long remaining_bytes;
1473         page_index_t next_page;
1474         unsigned long bytes_freed;
1475         unsigned long old_bytes_used;
1476
1477         /* Note: Any page write-protection must be removed, else a
1478          * later scavenge_newspace may incorrectly not scavenge these
1479          * pages. This would not be necessary if they are added to the
1480          * new areas, but let's do it for them all (they'll probably
1481          * be written anyway?). */
1482
1483         gc_assert(page_table[first_page].region_start_offset == 0);
1484
1485         next_page = first_page;
1486         remaining_bytes = nwords*N_WORD_BYTES;
1487         while (remaining_bytes > GENCGC_CARD_BYTES) {
1488             gc_assert(page_table[next_page].gen == from_space);
1489             gc_assert(page_boxed_p(next_page));
1490             gc_assert(page_table[next_page].large_object);
1491             gc_assert(page_table[next_page].region_start_offset ==
1492                       npage_bytes(next_page-first_page));
1493             gc_assert(page_table[next_page].bytes_used == GENCGC_CARD_BYTES);
1494             /* Should have been unprotected by unprotect_oldspace(). */
1495             gc_assert(page_table[next_page].write_protected == 0);
1496
1497             page_table[next_page].gen = new_space;
1498
1499             remaining_bytes -= GENCGC_CARD_BYTES;
1500             next_page++;
1501         }
1502
1503         /* Now only one page remains, but the object may have shrunk
1504          * so there may be more unused pages which will be freed. */
1505
1506         /* The object may have shrunk but shouldn't have grown. */
1507         gc_assert(page_table[next_page].bytes_used >= remaining_bytes);
1508
1509         page_table[next_page].gen = new_space;
1510         gc_assert(page_boxed_p(next_page));
1511
1512         /* Adjust the bytes_used. */
1513         old_bytes_used = page_table[next_page].bytes_used;
1514         page_table[next_page].bytes_used = remaining_bytes;
1515
1516         bytes_freed = old_bytes_used - remaining_bytes;
1517
1518         /* Free any remaining pages; needs care. */
1519         next_page++;
1520         while ((old_bytes_used == GENCGC_CARD_BYTES) &&
1521                (page_table[next_page].gen == from_space) &&
1522                page_boxed_p(next_page) &&
1523                page_table[next_page].large_object &&
1524                (page_table[next_page].region_start_offset ==
1525                 npage_bytes(next_page - first_page))) {
1526             /* Checks out OK, free the page. Don't need to bother zeroing
1527              * pages as this should have been done before shrinking the
1528              * object. These pages shouldn't be write-protected as they
1529              * should be zero filled. */
1530             gc_assert(page_table[next_page].write_protected == 0);
1531
1532             old_bytes_used = page_table[next_page].bytes_used;
1533             page_table[next_page].allocated = FREE_PAGE_FLAG;
1534             page_table[next_page].bytes_used = 0;
1535             bytes_freed += old_bytes_used;
1536             next_page++;
1537         }
1538
1539         generations[from_space].bytes_allocated -= N_WORD_BYTES*nwords
1540             + bytes_freed;
1541         generations[new_space].bytes_allocated += N_WORD_BYTES*nwords;
1542         bytes_allocated -= bytes_freed;
1543
1544         /* Add the region to the new_areas if requested. */
1545         add_new_area(first_page,0,nwords*N_WORD_BYTES);
1546
1547         return(object);
1548     } else {
1549         /* Get tag of object. */
1550         tag = lowtag_of(object);
1551
1552         /* Allocate space. */
1553         new = gc_quick_alloc_large(nwords*N_WORD_BYTES);
1554
1555         memcpy(new,native_pointer(object),nwords*N_WORD_BYTES);
1556
1557         /* Return Lisp pointer of new object. */
1558         return ((lispobj) new) | tag;
1559     }
1560 }
1561
1562 /* to copy unboxed objects */
1563 lispobj
1564 copy_unboxed_object(lispobj object, long nwords)
1565 {
1566     long tag;
1567     lispobj *new;
1568
1569     gc_assert(is_lisp_pointer(object));
1570     gc_assert(from_space_p(object));
1571     gc_assert((nwords & 0x01) == 0);
1572
1573     /* Get tag of object. */
1574     tag = lowtag_of(object);
1575
1576     /* Allocate space. */
1577     new = gc_quick_alloc_unboxed(nwords*N_WORD_BYTES);
1578
1579     memcpy(new,native_pointer(object),nwords*N_WORD_BYTES);
1580
1581     /* Return Lisp pointer of new object. */
1582     return ((lispobj) new) | tag;
1583 }
1584
1585 /* to copy large unboxed objects
1586  *
1587  * If the object is in a large object region then it is simply
1588  * promoted, else it is copied. If it's large enough then it's copied
1589  * to a large object region.
1590  *
1591  * Bignums and vectors may have shrunk. If the object is not copied
1592  * the space needs to be reclaimed, and the page_tables corrected.
1593  *
1594  * KLUDGE: There's a lot of cut-and-paste duplication between this
1595  * function and copy_large_object(..). -- WHN 20000619 */
1596 lispobj
1597 copy_large_unboxed_object(lispobj object, long nwords)
1598 {
1599     int tag;
1600     lispobj *new;
1601     page_index_t first_page;
1602
1603     gc_assert(is_lisp_pointer(object));
1604     gc_assert(from_space_p(object));
1605     gc_assert((nwords & 0x01) == 0);
1606
1607     if ((nwords > 1024*1024) && gencgc_verbose) {
1608         FSHOW((stderr, "/copy_large_unboxed_object: %d bytes\n",
1609                nwords*N_WORD_BYTES));
1610     }
1611
1612     /* Check whether it's a large object. */
1613     first_page = find_page_index((void *)object);
1614     gc_assert(first_page >= 0);
1615
1616     if (page_table[first_page].large_object) {
1617         /* Promote the object. Note: Unboxed objects may have been
1618          * allocated to a BOXED region so it may be necessary to
1619          * change the region to UNBOXED. */
1620         unsigned long remaining_bytes;
1621         page_index_t next_page;
1622         unsigned long bytes_freed;
1623         unsigned long old_bytes_used;
1624
1625         gc_assert(page_table[first_page].region_start_offset == 0);
1626
1627         next_page = first_page;
1628         remaining_bytes = nwords*N_WORD_BYTES;
1629         while (remaining_bytes > GENCGC_CARD_BYTES) {
1630             gc_assert(page_table[next_page].gen == from_space);
1631             gc_assert(page_allocated_no_region_p(next_page));
1632             gc_assert(page_table[next_page].large_object);
1633             gc_assert(page_table[next_page].region_start_offset ==
1634                       npage_bytes(next_page-first_page));
1635             gc_assert(page_table[next_page].bytes_used == GENCGC_CARD_BYTES);
1636
1637             page_table[next_page].gen = new_space;
1638             page_table[next_page].allocated = UNBOXED_PAGE_FLAG;
1639             remaining_bytes -= GENCGC_CARD_BYTES;
1640             next_page++;
1641         }
1642
1643         /* Now only one page remains, but the object may have shrunk so
1644          * there may be more unused pages which will be freed. */
1645
1646         /* Object may have shrunk but shouldn't have grown - check. */
1647         gc_assert(page_table[next_page].bytes_used >= remaining_bytes);
1648
1649         page_table[next_page].gen = new_space;
1650         page_table[next_page].allocated = UNBOXED_PAGE_FLAG;
1651
1652         /* Adjust the bytes_used. */
1653         old_bytes_used = page_table[next_page].bytes_used;
1654         page_table[next_page].bytes_used = remaining_bytes;
1655
1656         bytes_freed = old_bytes_used - remaining_bytes;
1657
1658         /* Free any remaining pages; needs care. */
1659         next_page++;
1660         while ((old_bytes_used == GENCGC_CARD_BYTES) &&
1661                (page_table[next_page].gen == from_space) &&
1662                page_allocated_no_region_p(next_page) &&
1663                page_table[next_page].large_object &&
1664                (page_table[next_page].region_start_offset ==
1665                 npage_bytes(next_page - first_page))) {
1666             /* Checks out OK, free the page. Don't need to both zeroing
1667              * pages as this should have been done before shrinking the
1668              * object. These pages shouldn't be write-protected, even if
1669              * boxed they should be zero filled. */
1670             gc_assert(page_table[next_page].write_protected == 0);
1671
1672             old_bytes_used = page_table[next_page].bytes_used;
1673             page_table[next_page].allocated = FREE_PAGE_FLAG;
1674             page_table[next_page].bytes_used = 0;
1675             bytes_freed += old_bytes_used;
1676             next_page++;
1677         }
1678
1679         if ((bytes_freed > 0) && gencgc_verbose) {
1680             FSHOW((stderr,
1681                    "/copy_large_unboxed bytes_freed=%d\n",
1682                    bytes_freed));
1683         }
1684
1685         generations[from_space].bytes_allocated -=
1686             nwords*N_WORD_BYTES + bytes_freed;
1687         generations[new_space].bytes_allocated += nwords*N_WORD_BYTES;
1688         bytes_allocated -= bytes_freed;
1689
1690         return(object);
1691     }
1692     else {
1693         /* Get tag of object. */
1694         tag = lowtag_of(object);
1695
1696         /* Allocate space. */
1697         new = gc_quick_alloc_large_unboxed(nwords*N_WORD_BYTES);
1698
1699         /* Copy the object. */
1700         memcpy(new,native_pointer(object),nwords*N_WORD_BYTES);
1701
1702         /* Return Lisp pointer of new object. */
1703         return ((lispobj) new) | tag;
1704     }
1705 }
1706
1707
1708
1709 \f
1710
1711 /*
1712  * code and code-related objects
1713  */
1714 /*
1715 static lispobj trans_fun_header(lispobj object);
1716 static lispobj trans_boxed(lispobj object);
1717 */
1718
1719 /* Scan a x86 compiled code object, looking for possible fixups that
1720  * have been missed after a move.
1721  *
1722  * Two types of fixups are needed:
1723  * 1. Absolute fixups to within the code object.
1724  * 2. Relative fixups to outside the code object.
1725  *
1726  * Currently only absolute fixups to the constant vector, or to the
1727  * code area are checked. */
1728 void
1729 sniff_code_object(struct code *code, unsigned long displacement)
1730 {
1731 #ifdef LISP_FEATURE_X86
1732     long nheader_words, ncode_words, nwords;
1733     void *p;
1734     void *constants_start_addr = NULL, *constants_end_addr;
1735     void *code_start_addr, *code_end_addr;
1736     int fixup_found = 0;
1737
1738     if (!check_code_fixups)
1739         return;
1740
1741     FSHOW((stderr, "/sniffing code: %p, %lu\n", code, displacement));
1742
1743     ncode_words = fixnum_value(code->code_size);
1744     nheader_words = HeaderValue(*(lispobj *)code);
1745     nwords = ncode_words + nheader_words;
1746
1747     constants_start_addr = (void *)code + 5*N_WORD_BYTES;
1748     constants_end_addr = (void *)code + nheader_words*N_WORD_BYTES;
1749     code_start_addr = (void *)code + nheader_words*N_WORD_BYTES;
1750     code_end_addr = (void *)code + nwords*N_WORD_BYTES;
1751
1752     /* Work through the unboxed code. */
1753     for (p = code_start_addr; p < code_end_addr; p++) {
1754         void *data = *(void **)p;
1755         unsigned d1 = *((unsigned char *)p - 1);
1756         unsigned d2 = *((unsigned char *)p - 2);
1757         unsigned d3 = *((unsigned char *)p - 3);
1758         unsigned d4 = *((unsigned char *)p - 4);
1759 #if QSHOW
1760         unsigned d5 = *((unsigned char *)p - 5);
1761         unsigned d6 = *((unsigned char *)p - 6);
1762 #endif
1763
1764         /* Check for code references. */
1765         /* Check for a 32 bit word that looks like an absolute
1766            reference to within the code adea of the code object. */
1767         if ((data >= (code_start_addr-displacement))
1768             && (data < (code_end_addr-displacement))) {
1769             /* function header */
1770             if ((d4 == 0x5e)
1771                 && (((unsigned)p - 4 - 4*HeaderValue(*((unsigned *)p-1))) ==
1772                     (unsigned)code)) {
1773                 /* Skip the function header */
1774                 p += 6*4 - 4 - 1;
1775                 continue;
1776             }
1777             /* the case of PUSH imm32 */
1778             if (d1 == 0x68) {
1779                 fixup_found = 1;
1780                 FSHOW((stderr,
1781                        "/code ref @%x: %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x (%.8x)\n",
1782                        p, d6, d5, d4, d3, d2, d1, data));
1783                 FSHOW((stderr, "/PUSH $0x%.8x\n", data));
1784             }
1785             /* the case of MOV [reg-8],imm32 */
1786             if ((d3 == 0xc7)
1787                 && (d2==0x40 || d2==0x41 || d2==0x42 || d2==0x43
1788                     || d2==0x45 || d2==0x46 || d2==0x47)
1789                 && (d1 == 0xf8)) {
1790                 fixup_found = 1;
1791                 FSHOW((stderr,
1792                        "/code ref @%x: %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x (%.8x)\n",
1793                        p, d6, d5, d4, d3, d2, d1, data));
1794                 FSHOW((stderr, "/MOV [reg-8],$0x%.8x\n", data));
1795             }
1796             /* the case of LEA reg,[disp32] */
1797             if ((d2 == 0x8d) && ((d1 & 0xc7) == 5)) {
1798                 fixup_found = 1;
1799                 FSHOW((stderr,
1800                        "/code ref @%x: %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x (%.8x)\n",
1801                        p, d6, d5, d4, d3, d2, d1, data));
1802                 FSHOW((stderr,"/LEA reg,[$0x%.8x]\n", data));
1803             }
1804         }
1805
1806         /* Check for constant references. */
1807         /* Check for a 32 bit word that looks like an absolute
1808            reference to within the constant vector. Constant references
1809            will be aligned. */
1810         if ((data >= (constants_start_addr-displacement))
1811             && (data < (constants_end_addr-displacement))
1812             && (((unsigned)data & 0x3) == 0)) {
1813             /*  Mov eax,m32 */
1814             if (d1 == 0xa1) {
1815                 fixup_found = 1;
1816                 FSHOW((stderr,
1817                        "/abs const ref @%x: %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x (%.8x)\n",
1818                        p, d6, d5, d4, d3, d2, d1, data));
1819                 FSHOW((stderr,"/MOV eax,0x%.8x\n", data));
1820             }
1821
1822             /*  the case of MOV m32,EAX */
1823             if (d1 == 0xa3) {
1824                 fixup_found = 1;
1825                 FSHOW((stderr,
1826                        "/abs const ref @%x: %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x (%.8x)\n",
1827                        p, d6, d5, d4, d3, d2, d1, data));
1828                 FSHOW((stderr, "/MOV 0x%.8x,eax\n", data));
1829             }
1830
1831             /* the case of CMP m32,imm32 */
1832             if ((d1 == 0x3d) && (d2 == 0x81)) {
1833                 fixup_found = 1;
1834                 FSHOW((stderr,
1835                        "/abs const ref @%x: %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x (%.8x)\n",
1836                        p, d6, d5, d4, d3, d2, d1, data));
1837                 /* XX Check this */
1838                 FSHOW((stderr, "/CMP 0x%.8x,immed32\n", data));
1839             }
1840
1841             /* Check for a mod=00, r/m=101 byte. */
1842             if ((d1 & 0xc7) == 5) {
1843                 /* Cmp m32,reg */
1844                 if (d2 == 0x39) {
1845                     fixup_found = 1;
1846                     FSHOW((stderr,
1847                            "/abs const ref @%x: %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x (%.8x)\n",
1848                            p, d6, d5, d4, d3, d2, d1, data));
1849                     FSHOW((stderr,"/CMP 0x%.8x,reg\n", data));
1850                 }
1851                 /* the case of CMP reg32,m32 */
1852                 if (d2 == 0x3b) {
1853                     fixup_found = 1;
1854                     FSHOW((stderr,
1855                            "/abs const ref @%x: %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x (%.8x)\n",
1856                            p, d6, d5, d4, d3, d2, d1, data));
1857                     FSHOW((stderr, "/CMP reg32,0x%.8x\n", data));
1858                 }
1859                 /* the case of MOV m32,reg32 */
1860                 if (d2 == 0x89) {
1861                     fixup_found = 1;
1862                     FSHOW((stderr,
1863                            "/abs const ref @%x: %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x (%.8x)\n",
1864                            p, d6, d5, d4, d3, d2, d1, data));
1865                     FSHOW((stderr, "/MOV 0x%.8x,reg32\n", data));
1866                 }
1867                 /* the case of MOV reg32,m32 */
1868                 if (d2 == 0x8b) {
1869                     fixup_found = 1;
1870                     FSHOW((stderr,
1871                            "/abs const ref @%x: %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x (%.8x)\n",
1872                            p, d6, d5, d4, d3, d2, d1, data));
1873                     FSHOW((stderr, "/MOV reg32,0x%.8x\n", data));
1874                 }
1875                 /* the case of LEA reg32,m32 */
1876                 if (d2 == 0x8d) {
1877                     fixup_found = 1;
1878                     FSHOW((stderr,
1879                            "abs const ref @%x: %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x (%.8x)\n",
1880                            p, d6, d5, d4, d3, d2, d1, data));
1881                     FSHOW((stderr, "/LEA reg32,0x%.8x\n", data));
1882                 }
1883             }
1884         }
1885     }
1886
1887     /* If anything was found, print some information on the code
1888      * object. */
1889     if (fixup_found) {
1890         FSHOW((stderr,
1891                "/compiled code object at %x: header words = %d, code words = %d\n",
1892                code, nheader_words, ncode_words));
1893         FSHOW((stderr,
1894                "/const start = %x, end = %x\n",
1895                constants_start_addr, constants_end_addr));
1896         FSHOW((stderr,
1897                "/code start = %x, end = %x\n",
1898                code_start_addr, code_end_addr));
1899     }
1900 #endif
1901 }
1902
1903 void
1904 gencgc_apply_code_fixups(struct code *old_code, struct code *new_code)
1905 {
1906 /* x86-64 uses pc-relative addressing instead of this kludge */
1907 #ifndef LISP_FEATURE_X86_64
1908     long nheader_words, ncode_words, nwords;
1909     void *constants_start_addr, *constants_end_addr;
1910     void *code_start_addr, *code_end_addr;
1911     lispobj fixups = NIL;
1912     unsigned long displacement =
1913         (unsigned long)new_code - (unsigned long)old_code;
1914     struct vector *fixups_vector;
1915
1916     ncode_words = fixnum_value(new_code->code_size);
1917     nheader_words = HeaderValue(*(lispobj *)new_code);
1918     nwords = ncode_words + nheader_words;
1919     /* FSHOW((stderr,
1920              "/compiled code object at %x: header words = %d, code words = %d\n",
1921              new_code, nheader_words, ncode_words)); */
1922     constants_start_addr = (void *)new_code + 5*N_WORD_BYTES;
1923     constants_end_addr = (void *)new_code + nheader_words*N_WORD_BYTES;
1924     code_start_addr = (void *)new_code + nheader_words*N_WORD_BYTES;
1925     code_end_addr = (void *)new_code + nwords*N_WORD_BYTES;
1926     /*
1927     FSHOW((stderr,
1928            "/const start = %x, end = %x\n",
1929            constants_start_addr,constants_end_addr));
1930     FSHOW((stderr,
1931            "/code start = %x; end = %x\n",
1932            code_start_addr,code_end_addr));
1933     */
1934
1935     /* The first constant should be a pointer to the fixups for this
1936        code objects. Check. */
1937     fixups = new_code->constants[0];
1938
1939     /* It will be 0 or the unbound-marker if there are no fixups (as
1940      * will be the case if the code object has been purified, for
1941      * example) and will be an other pointer if it is valid. */
1942     if ((fixups == 0) || (fixups == UNBOUND_MARKER_WIDETAG) ||
1943         !is_lisp_pointer(fixups)) {
1944         /* Check for possible errors. */
1945         if (check_code_fixups)
1946             sniff_code_object(new_code, displacement);
1947
1948         return;
1949     }
1950
1951     fixups_vector = (struct vector *)native_pointer(fixups);
1952
1953     /* Could be pointing to a forwarding pointer. */
1954     /* FIXME is this always in from_space?  if so, could replace this code with
1955      * forwarding_pointer_p/forwarding_pointer_value */
1956     if (is_lisp_pointer(fixups) &&
1957         (find_page_index((void*)fixups_vector) != -1) &&
1958         (fixups_vector->header == 0x01)) {
1959         /* If so, then follow it. */
1960         /*SHOW("following pointer to a forwarding pointer");*/
1961         fixups_vector =
1962             (struct vector *)native_pointer((lispobj)fixups_vector->length);
1963     }
1964
1965     /*SHOW("got fixups");*/
1966
1967     if (widetag_of(fixups_vector->header) == SIMPLE_ARRAY_WORD_WIDETAG) {
1968         /* Got the fixups for the code block. Now work through the vector,
1969            and apply a fixup at each address. */
1970         long length = fixnum_value(fixups_vector->length);
1971         long i;
1972         for (i = 0; i < length; i++) {
1973             unsigned long offset = fixups_vector->data[i];
1974             /* Now check the current value of offset. */
1975             unsigned long old_value =
1976                 *(unsigned long *)((unsigned long)code_start_addr + offset);
1977
1978             /* If it's within the old_code object then it must be an
1979              * absolute fixup (relative ones are not saved) */
1980             if ((old_value >= (unsigned long)old_code)
1981                 && (old_value < ((unsigned long)old_code
1982                                  + nwords*N_WORD_BYTES)))
1983                 /* So add the dispacement. */
1984                 *(unsigned long *)((unsigned long)code_start_addr + offset) =
1985                     old_value + displacement;
1986             else
1987                 /* It is outside the old code object so it must be a
1988                  * relative fixup (absolute fixups are not saved). So
1989                  * subtract the displacement. */
1990                 *(unsigned long *)((unsigned long)code_start_addr + offset) =
1991                     old_value - displacement;
1992         }
1993     } else {
1994         /* This used to just print a note to stderr, but a bogus fixup seems to
1995          * indicate real heap corruption, so a hard hailure is in order. */
1996         lose("fixup vector %p has a bad widetag: %d\n",
1997              fixups_vector, widetag_of(fixups_vector->header));
1998     }
1999
2000     /* Check for possible errors. */
2001     if (check_code_fixups) {
2002         sniff_code_object(new_code,displacement);
2003     }
2004 #endif
2005 }
2006
2007
2008 static lispobj
2009 trans_boxed_large(lispobj object)
2010 {
2011     lispobj header;
2012     unsigned long length;
2013
2014     gc_assert(is_lisp_pointer(object));
2015
2016     header = *((lispobj *) native_pointer(object));
2017     length = HeaderValue(header) + 1;
2018     length = CEILING(length, 2);
2019
2020     return copy_large_object(object, length);
2021 }
2022
2023 /* Doesn't seem to be used, delete it after the grace period. */
2024 #if 0
2025 static lispobj
2026 trans_unboxed_large(lispobj object)
2027 {
2028     lispobj header;
2029     unsigned long length;
2030
2031     gc_assert(is_lisp_pointer(object));
2032
2033     header = *((lispobj *) native_pointer(object));
2034     length = HeaderValue(header) + 1;
2035     length = CEILING(length, 2);
2036
2037     return copy_large_unboxed_object(object, length);
2038 }
2039 #endif
2040
2041 \f
2042 /*
2043  * Lutexes. Using the normal finalization machinery for finalizing
2044  * lutexes is tricky, since the finalization depends on working lutexes.
2045  * So we track the lutexes in the GC and finalize them manually.
2046  */
2047
2048 #if defined(LUTEX_WIDETAG)
2049
2050 /*
2051  * Start tracking LUTEX in the GC, by adding it to the linked list of
2052  * lutexes in the nursery generation. The caller is responsible for
2053  * locking, and GCs must be inhibited until the registration is
2054  * complete.
2055  */
2056 void
2057 gencgc_register_lutex (struct lutex *lutex) {
2058     int index = find_page_index(lutex);
2059     generation_index_t gen;
2060     struct lutex *head;
2061
2062     /* This lutex is in static space, so we don't need to worry about
2063      * finalizing it.
2064      */
2065     if (index == -1)
2066         return;
2067
2068     gen = page_table[index].gen;
2069
2070     gc_assert(gen >= 0);
2071     gc_assert(gen < NUM_GENERATIONS);
2072
2073     head = generations[gen].lutexes;
2074
2075     lutex->gen = gen;
2076     lutex->next = head;
2077     lutex->prev = NULL;
2078     if (head)
2079         head->prev = lutex;
2080     generations[gen].lutexes = lutex;
2081 }
2082
2083 /*
2084  * Stop tracking LUTEX in the GC by removing it from the appropriate
2085  * linked lists. This will only be called during GC, so no locking is
2086  * needed.
2087  */
2088 void
2089 gencgc_unregister_lutex (struct lutex *lutex) {
2090     if (lutex->prev) {
2091         lutex->prev->next = lutex->next;
2092     } else {
2093         generations[lutex->gen].lutexes = lutex->next;
2094     }
2095
2096     if (lutex->next) {
2097         lutex->next->prev = lutex->prev;
2098     }
2099
2100     lutex->next = NULL;
2101     lutex->prev = NULL;
2102     lutex->gen = -1;
2103 }
2104
2105 /*
2106  * Mark all lutexes in generation GEN as not live.
2107  */
2108 static void
2109 unmark_lutexes (generation_index_t gen) {
2110     struct lutex *lutex = generations[gen].lutexes;
2111
2112     while (lutex) {
2113         lutex->live = 0;
2114         lutex = lutex->next;
2115     }
2116 }
2117
2118 /*
2119  * Finalize all lutexes in generation GEN that have not been marked live.
2120  */
2121 static void
2122 reap_lutexes (generation_index_t gen) {
2123     struct lutex *lutex = generations[gen].lutexes;
2124
2125     while (lutex) {
2126         struct lutex *next = lutex->next;
2127         if (!lutex->live) {
2128             lutex_destroy((tagged_lutex_t) lutex);
2129             gencgc_unregister_lutex(lutex);
2130         }
2131         lutex = next;
2132     }
2133 }
2134
2135 /*
2136  * Mark LUTEX as live.
2137  */
2138 static void
2139 mark_lutex (lispobj tagged_lutex) {
2140     struct lutex *lutex = (struct lutex*) native_pointer(tagged_lutex);
2141
2142     lutex->live = 1;
2143 }
2144
2145 /*
2146  * Move all lutexes in generation FROM to generation TO.
2147  */
2148 static void
2149 move_lutexes (generation_index_t from, generation_index_t to) {
2150     struct lutex *tail = generations[from].lutexes;
2151
2152     /* Nothing to move */
2153     if (!tail)
2154         return;
2155
2156     /* Change the generation of the lutexes in FROM. */
2157     while (tail->next) {
2158         tail->gen = to;
2159         tail = tail->next;
2160     }
2161     tail->gen = to;
2162
2163     /* Link the last lutex in the FROM list to the start of the TO list */
2164     tail->next = generations[to].lutexes;
2165
2166     /* And vice versa */
2167     if (generations[to].lutexes) {
2168         generations[to].lutexes->prev = tail;
2169     }
2170
2171     /* And update the generations structures to match this */
2172     generations[to].lutexes = generations[from].lutexes;
2173     generations[from].lutexes = NULL;
2174 }
2175
2176 static long
2177 scav_lutex(lispobj *where, lispobj object)
2178 {
2179     mark_lutex((lispobj) where);
2180
2181     return CEILING(sizeof(struct lutex)/sizeof(lispobj), 2);
2182 }
2183
2184 static lispobj
2185 trans_lutex(lispobj object)
2186 {
2187     struct lutex *lutex = (struct lutex *) native_pointer(object);
2188     lispobj copied;
2189     size_t words = CEILING(sizeof(struct lutex)/sizeof(lispobj), 2);
2190     gc_assert(is_lisp_pointer(object));
2191     copied = copy_object(object, words);
2192
2193     /* Update the links, since the lutex moved in memory. */
2194     if (lutex->next) {
2195         lutex->next->prev = (struct lutex *) native_pointer(copied);
2196     }
2197
2198     if (lutex->prev) {
2199         lutex->prev->next = (struct lutex *) native_pointer(copied);
2200     } else {
2201         generations[lutex->gen].lutexes =
2202           (struct lutex *) native_pointer(copied);
2203     }
2204
2205     return copied;
2206 }
2207
2208 static long
2209 size_lutex(lispobj *where)
2210 {
2211     return CEILING(sizeof(struct lutex)/sizeof(lispobj), 2);
2212 }
2213 #endif /* LUTEX_WIDETAG */
2214
2215 \f
2216 /*
2217  * weak pointers
2218  */
2219
2220 /* XX This is a hack adapted from cgc.c. These don't work too
2221  * efficiently with the gencgc as a list of the weak pointers is
2222  * maintained within the objects which causes writes to the pages. A
2223  * limited attempt is made to avoid unnecessary writes, but this needs
2224  * a re-think. */
2225 #define WEAK_POINTER_NWORDS \
2226     CEILING((sizeof(struct weak_pointer) / sizeof(lispobj)), 2)
2227
2228 static long
2229 scav_weak_pointer(lispobj *where, lispobj object)
2230 {
2231     /* Since we overwrite the 'next' field, we have to make
2232      * sure not to do so for pointers already in the list.
2233      * Instead of searching the list of weak_pointers each
2234      * time, we ensure that next is always NULL when the weak
2235      * pointer isn't in the list, and not NULL otherwise.
2236      * Since we can't use NULL to denote end of list, we
2237      * use a pointer back to the same weak_pointer.
2238      */
2239     struct weak_pointer * wp = (struct weak_pointer*)where;
2240
2241     if (NULL == wp->next) {
2242         wp->next = weak_pointers;
2243         weak_pointers = wp;
2244         if (NULL == wp->next)
2245             wp->next = wp;
2246     }
2247
2248     /* Do not let GC scavenge the value slot of the weak pointer.
2249      * (That is why it is a weak pointer.) */
2250
2251     return WEAK_POINTER_NWORDS;
2252 }
2253
2254 \f
2255 lispobj *
2256 search_read_only_space(void *pointer)
2257 {
2258     lispobj *start = (lispobj *) READ_ONLY_SPACE_START;
2259     lispobj *end = (lispobj *) SymbolValue(READ_ONLY_SPACE_FREE_POINTER,0);
2260     if ((pointer < (void *)start) || (pointer >= (void *)end))
2261         return NULL;
2262     return (gc_search_space(start,
2263                             (((lispobj *)pointer)+2)-start,
2264                             (lispobj *) pointer));
2265 }
2266
2267 lispobj *
2268 search_static_space(void *pointer)
2269 {
2270     lispobj *start = (lispobj *)STATIC_SPACE_START;
2271     lispobj *end = (lispobj *)SymbolValue(STATIC_SPACE_FREE_POINTER,0);
2272     if ((pointer < (void *)start) || (pointer >= (void *)end))
2273         return NULL;
2274     return (gc_search_space(start,
2275                             (((lispobj *)pointer)+2)-start,
2276                             (lispobj *) pointer));
2277 }
2278
2279 /* a faster version for searching the dynamic space. This will work even
2280  * if the object is in a current allocation region. */
2281 lispobj *
2282 search_dynamic_space(void *pointer)
2283 {
2284     page_index_t page_index = find_page_index(pointer);
2285     lispobj *start;
2286
2287     /* The address may be invalid, so do some checks. */
2288     if ((page_index == -1) || page_free_p(page_index))
2289         return NULL;
2290     start = (lispobj *)page_region_start(page_index);
2291     return (gc_search_space(start,
2292                             (((lispobj *)pointer)+2)-start,
2293                             (lispobj *)pointer));
2294 }
2295
2296 /* Helper for valid_lisp_pointer_p and
2297  * possibly_valid_dynamic_space_pointer.
2298  *
2299  * pointer is the pointer to validate, and start_addr is the address
2300  * of the enclosing object.
2301  */
2302 static int
2303 looks_like_valid_lisp_pointer_p(lispobj *pointer, lispobj *start_addr)
2304 {
2305     if (!is_lisp_pointer((lispobj)pointer)) {
2306         return 0;
2307     }
2308
2309     /* Check that the object pointed to is consistent with the pointer
2310      * low tag. */
2311     switch (lowtag_of((lispobj)pointer)) {
2312     case FUN_POINTER_LOWTAG:
2313         /* Start_addr should be the enclosing code object, or a closure
2314          * header. */
2315         switch (widetag_of(*start_addr)) {
2316         case CODE_HEADER_WIDETAG:
2317           /* Make sure we actually point to a function in the code object,
2318            * as opposed to a random point there. */
2319           if (SIMPLE_FUN_HEADER_WIDETAG==widetag_of(*(pointer-FUN_POINTER_LOWTAG)))
2320             return 1;
2321           else
2322             return 0;
2323         case CLOSURE_HEADER_WIDETAG:
2324         case FUNCALLABLE_INSTANCE_HEADER_WIDETAG:
2325             if ((unsigned long)pointer !=
2326                 ((unsigned long)start_addr+FUN_POINTER_LOWTAG)) {
2327                 if (gencgc_verbose) {
2328                     FSHOW((stderr,
2329                            "/Wf2: %x %x %x\n",
2330                            pointer, start_addr, *start_addr));
2331                 }
2332                 return 0;
2333             }
2334             break;
2335         default:
2336             if (gencgc_verbose) {
2337                 FSHOW((stderr,
2338                        "/Wf3: %x %x %x\n",
2339                        pointer, start_addr, *start_addr));
2340             }
2341             return 0;
2342         }
2343         break;
2344     case LIST_POINTER_LOWTAG:
2345         if ((unsigned long)pointer !=
2346             ((unsigned long)start_addr+LIST_POINTER_LOWTAG)) {
2347             if (gencgc_verbose) {
2348                 FSHOW((stderr,
2349                        "/Wl1: %x %x %x\n",
2350                        pointer, start_addr, *start_addr));
2351             }
2352             return 0;
2353         }
2354         /* Is it plausible cons? */
2355         if ((is_lisp_pointer(start_addr[0]) ||
2356              is_lisp_immediate(start_addr[0])) &&
2357             (is_lisp_pointer(start_addr[1]) ||
2358              is_lisp_immediate(start_addr[1])))
2359             break;
2360         else {
2361             if (gencgc_verbose) {
2362                 FSHOW((stderr,
2363                        "/Wl2: %x %x %x\n",
2364                        pointer, start_addr, *start_addr));
2365             }
2366             return 0;
2367         }
2368     case INSTANCE_POINTER_LOWTAG:
2369         if ((unsigned long)pointer !=
2370             ((unsigned long)start_addr+INSTANCE_POINTER_LOWTAG)) {
2371             if (gencgc_verbose) {
2372                 FSHOW((stderr,
2373                        "/Wi1: %x %x %x\n",
2374                        pointer, start_addr, *start_addr));
2375             }
2376             return 0;
2377         }
2378         if (widetag_of(start_addr[0]) != INSTANCE_HEADER_WIDETAG) {
2379             if (gencgc_verbose) {
2380                 FSHOW((stderr,
2381                        "/Wi2: %x %x %x\n",
2382                        pointer, start_addr, *start_addr));
2383             }
2384             return 0;
2385         }
2386         break;
2387     case OTHER_POINTER_LOWTAG:
2388
2389 #if !defined(LISP_FEATURE_X86) && !defined(LISP_FEATURE_X86_64)
2390         /* The all-architecture test below is good as far as it goes,
2391          * but an LRA object is similar to a FUN-POINTER: It is
2392          * embedded within a CODE-OBJECT pointed to by start_addr, and
2393          * cannot be found by simply walking the heap, therefore we
2394          * need to check for it. -- AB, 2010-Jun-04 */
2395         if ((widetag_of(start_addr[0]) == CODE_HEADER_WIDETAG)) {
2396             lispobj *potential_lra =
2397                 (lispobj *)(((unsigned long)pointer) - OTHER_POINTER_LOWTAG);
2398             if ((widetag_of(potential_lra[0]) == RETURN_PC_HEADER_WIDETAG) &&
2399                 ((potential_lra - HeaderValue(potential_lra[0])) == start_addr)) {
2400                 return 1; /* It's as good as we can verify. */
2401             }
2402         }
2403 #endif
2404
2405         if ((unsigned long)pointer !=
2406             ((unsigned long)start_addr+OTHER_POINTER_LOWTAG)) {
2407             if (gencgc_verbose) {
2408                 FSHOW((stderr,
2409                        "/Wo1: %x %x %x\n",
2410                        pointer, start_addr, *start_addr));
2411             }
2412             return 0;
2413         }
2414         /* Is it plausible?  Not a cons. XXX should check the headers. */
2415         if (is_lisp_pointer(start_addr[0]) || ((start_addr[0] & 3) == 0)) {
2416             if (gencgc_verbose) {
2417                 FSHOW((stderr,
2418                        "/Wo2: %x %x %x\n",
2419                        pointer, start_addr, *start_addr));
2420             }
2421             return 0;
2422         }
2423         switch (widetag_of(start_addr[0])) {
2424         case UNBOUND_MARKER_WIDETAG:
2425         case NO_TLS_VALUE_MARKER_WIDETAG:
2426         case CHARACTER_WIDETAG:
2427 #if N_WORD_BITS == 64
2428         case SINGLE_FLOAT_WIDETAG:
2429 #endif
2430             if (gencgc_verbose) {
2431                 FSHOW((stderr,
2432                        "*Wo3: %x %x %x\n",
2433                        pointer, start_addr, *start_addr));
2434             }
2435             return 0;
2436
2437             /* only pointed to by function pointers? */
2438         case CLOSURE_HEADER_WIDETAG:
2439         case FUNCALLABLE_INSTANCE_HEADER_WIDETAG:
2440             if (gencgc_verbose) {
2441                 FSHOW((stderr,
2442                        "*Wo4: %x %x %x\n",
2443                        pointer, start_addr, *start_addr));
2444             }
2445             return 0;
2446
2447         case INSTANCE_HEADER_WIDETAG:
2448             if (gencgc_verbose) {
2449                 FSHOW((stderr,
2450                        "*Wo5: %x %x %x\n",
2451                        pointer, start_addr, *start_addr));
2452             }
2453             return 0;
2454
2455             /* the valid other immediate pointer objects */
2456         case SIMPLE_VECTOR_WIDETAG:
2457         case RATIO_WIDETAG:
2458         case COMPLEX_WIDETAG:
2459 #ifdef COMPLEX_SINGLE_FLOAT_WIDETAG
2460         case COMPLEX_SINGLE_FLOAT_WIDETAG:
2461 #endif
2462 #ifdef COMPLEX_DOUBLE_FLOAT_WIDETAG
2463         case COMPLEX_DOUBLE_FLOAT_WIDETAG:
2464 #endif
2465 #ifdef COMPLEX_LONG_FLOAT_WIDETAG
2466         case COMPLEX_LONG_FLOAT_WIDETAG:
2467 #endif
2468         case SIMPLE_ARRAY_WIDETAG:
2469         case COMPLEX_BASE_STRING_WIDETAG:
2470 #ifdef COMPLEX_CHARACTER_STRING_WIDETAG
2471         case COMPLEX_CHARACTER_STRING_WIDETAG:
2472 #endif
2473         case COMPLEX_VECTOR_NIL_WIDETAG:
2474         case COMPLEX_BIT_VECTOR_WIDETAG:
2475         case COMPLEX_VECTOR_WIDETAG:
2476         case COMPLEX_ARRAY_WIDETAG:
2477         case VALUE_CELL_HEADER_WIDETAG:
2478         case SYMBOL_HEADER_WIDETAG:
2479         case FDEFN_WIDETAG:
2480         case CODE_HEADER_WIDETAG:
2481         case BIGNUM_WIDETAG:
2482 #if N_WORD_BITS != 64
2483         case SINGLE_FLOAT_WIDETAG:
2484 #endif
2485         case DOUBLE_FLOAT_WIDETAG:
2486 #ifdef LONG_FLOAT_WIDETAG
2487         case LONG_FLOAT_WIDETAG:
2488 #endif
2489         case SIMPLE_BASE_STRING_WIDETAG:
2490 #ifdef SIMPLE_CHARACTER_STRING_WIDETAG
2491         case SIMPLE_CHARACTER_STRING_WIDETAG:
2492 #endif
2493         case SIMPLE_BIT_VECTOR_WIDETAG:
2494         case SIMPLE_ARRAY_NIL_WIDETAG:
2495         case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_2_WIDETAG:
2496         case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_4_WIDETAG:
2497         case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_7_WIDETAG:
2498         case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_8_WIDETAG:
2499         case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_15_WIDETAG:
2500         case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_16_WIDETAG:
2501
2502         case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_FIXNUM_WIDETAG:
2503
2504         case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_31_WIDETAG:
2505         case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_32_WIDETAG:
2506 #ifdef  SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_63_WIDETAG
2507         case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_63_WIDETAG:
2508 #endif
2509 #ifdef  SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_64_WIDETAG
2510         case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_64_WIDETAG:
2511 #endif
2512 #ifdef SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_8_WIDETAG
2513         case SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_8_WIDETAG:
2514 #endif
2515 #ifdef SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_16_WIDETAG
2516         case SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_16_WIDETAG:
2517 #endif
2518
2519         case SIMPLE_ARRAY_FIXNUM_WIDETAG:
2520
2521 #ifdef SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_32_WIDETAG
2522         case SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_32_WIDETAG:
2523 #endif
2524 #ifdef SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_64_WIDETAG
2525         case SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_64_WIDETAG:
2526 #endif
2527         case SIMPLE_ARRAY_SINGLE_FLOAT_WIDETAG:
2528         case SIMPLE_ARRAY_DOUBLE_FLOAT_WIDETAG:
2529 #ifdef SIMPLE_ARRAY_LONG_FLOAT_WIDETAG
2530         case SIMPLE_ARRAY_LONG_FLOAT_WIDETAG:
2531 #endif
2532 #ifdef SIMPLE_ARRAY_COMPLEX_SINGLE_FLOAT_WIDETAG
2533         case SIMPLE_ARRAY_COMPLEX_SINGLE_FLOAT_WIDETAG:
2534 #endif
2535 #ifdef SIMPLE_ARRAY_COMPLEX_DOUBLE_FLOAT_WIDETAG
2536         case SIMPLE_ARRAY_COMPLEX_DOUBLE_FLOAT_WIDETAG:
2537 #endif
2538 #ifdef SIMPLE_ARRAY_COMPLEX_LONG_FLOAT_WIDETAG
2539         case SIMPLE_ARRAY_COMPLEX_LONG_FLOAT_WIDETAG:
2540 #endif
2541         case SAP_WIDETAG:
2542         case WEAK_POINTER_WIDETAG:
2543 #ifdef LUTEX_WIDETAG
2544         case LUTEX_WIDETAG:
2545 #endif
2546             break;
2547
2548         default:
2549             if (gencgc_verbose) {
2550                 FSHOW((stderr,
2551                        "/Wo6: %x %x %x\n",
2552                        pointer, start_addr, *start_addr));
2553             }
2554             return 0;
2555         }
2556         break;
2557     default:
2558         if (gencgc_verbose) {
2559             FSHOW((stderr,
2560                    "*W?: %x %x %x\n",
2561                    pointer, start_addr, *start_addr));
2562         }
2563         return 0;
2564     }
2565
2566     /* looks good */
2567     return 1;
2568 }
2569
2570 /* Used by the debugger to validate possibly bogus pointers before
2571  * calling MAKE-LISP-OBJ on them.
2572  *
2573  * FIXME: We would like to make this perfect, because if the debugger
2574  * constructs a reference to a bugs lisp object, and it ends up in a
2575  * location scavenged by the GC all hell breaks loose.
2576  *
2577  * Whereas possibly_valid_dynamic_space_pointer has to be conservative
2578  * and return true for all valid pointers, this could actually be eager
2579  * and lie about a few pointers without bad results... but that should
2580  * be reflected in the name.
2581  */
2582 int
2583 valid_lisp_pointer_p(lispobj *pointer)
2584 {
2585     lispobj *start;
2586     if (((start=search_dynamic_space(pointer))!=NULL) ||
2587         ((start=search_static_space(pointer))!=NULL) ||
2588         ((start=search_read_only_space(pointer))!=NULL))
2589         return looks_like_valid_lisp_pointer_p(pointer, start);
2590     else
2591         return 0;
2592 }
2593
2594 #if defined(LISP_FEATURE_X86) || defined(LISP_FEATURE_X86_64)
2595
2596 /* Is there any possibility that pointer is a valid Lisp object
2597  * reference, and/or something else (e.g. subroutine call return
2598  * address) which should prevent us from moving the referred-to thing?
2599  * This is called from preserve_pointers() */
2600 static int
2601 possibly_valid_dynamic_space_pointer(lispobj *pointer)
2602 {
2603     lispobj *start_addr;
2604
2605     /* Find the object start address. */
2606     if ((start_addr = search_dynamic_space(pointer)) == NULL) {
2607         return 0;
2608     }
2609
2610     return looks_like_valid_lisp_pointer_p(pointer, start_addr);
2611 }
2612
2613 #endif  // defined(LISP_FEATURE_X86) || defined(LISP_FEATURE_X86_64)
2614
2615 /* Adjust large bignum and vector objects. This will adjust the
2616  * allocated region if the size has shrunk, and move unboxed objects
2617  * into unboxed pages. The pages are not promoted here, and the
2618  * promoted region is not added to the new_regions; this is really
2619  * only designed to be called from preserve_pointer(). Shouldn't fail
2620  * if this is missed, just may delay the moving of objects to unboxed
2621  * pages, and the freeing of pages. */
2622 static void
2623 maybe_adjust_large_object(lispobj *where)
2624 {
2625     page_index_t first_page;
2626     page_index_t next_page;
2627     long nwords;
2628
2629     unsigned long remaining_bytes;
2630     unsigned long bytes_freed;
2631     unsigned long old_bytes_used;
2632
2633     int boxed;
2634
2635     /* Check whether it's a vector or bignum object. */
2636     switch (widetag_of(where[0])) {
2637     case SIMPLE_VECTOR_WIDETAG:
2638         boxed = BOXED_PAGE_FLAG;
2639         break;
2640     case BIGNUM_WIDETAG:
2641     case SIMPLE_BASE_STRING_WIDETAG:
2642 #ifdef SIMPLE_CHARACTER_STRING_WIDETAG
2643     case SIMPLE_CHARACTER_STRING_WIDETAG:
2644 #endif
2645     case SIMPLE_BIT_VECTOR_WIDETAG:
2646     case SIMPLE_ARRAY_NIL_WIDETAG:
2647     case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_2_WIDETAG:
2648     case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_4_WIDETAG:
2649     case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_7_WIDETAG:
2650     case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_8_WIDETAG:
2651     case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_15_WIDETAG:
2652     case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_16_WIDETAG:
2653
2654     case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_FIXNUM_WIDETAG:
2655
2656     case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_31_WIDETAG:
2657     case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_32_WIDETAG:
2658 #ifdef SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_63_WIDETAG
2659     case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_63_WIDETAG:
2660 #endif
2661 #ifdef SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_64_WIDETAG
2662     case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_64_WIDETAG:
2663 #endif
2664 #ifdef SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_8_WIDETAG
2665     case SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_8_WIDETAG:
2666 #endif
2667 #ifdef SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_16_WIDETAG
2668     case SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_16_WIDETAG:
2669 #endif
2670
2671     case SIMPLE_ARRAY_FIXNUM_WIDETAG:
2672
2673 #ifdef SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_32_WIDETAG
2674     case SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_32_WIDETAG:
2675 #endif
2676 #ifdef SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_64_WIDETAG
2677     case SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_64_WIDETAG:
2678 #endif
2679     case SIMPLE_ARRAY_SINGLE_FLOAT_WIDETAG:
2680     case SIMPLE_ARRAY_DOUBLE_FLOAT_WIDETAG:
2681 #ifdef SIMPLE_ARRAY_LONG_FLOAT_WIDETAG
2682     case SIMPLE_ARRAY_LONG_FLOAT_WIDETAG:
2683 #endif
2684 #ifdef SIMPLE_ARRAY_COMPLEX_SINGLE_FLOAT_WIDETAG
2685     case SIMPLE_ARRAY_COMPLEX_SINGLE_FLOAT_WIDETAG:
2686 #endif
2687 #ifdef SIMPLE_ARRAY_COMPLEX_DOUBLE_FLOAT_WIDETAG
2688     case SIMPLE_ARRAY_COMPLEX_DOUBLE_FLOAT_WIDETAG:
2689 #endif
2690 #ifdef SIMPLE_ARRAY_COMPLEX_LONG_FLOAT_WIDETAG
2691     case SIMPLE_ARRAY_COMPLEX_LONG_FLOAT_WIDETAG:
2692 #endif
2693         boxed = UNBOXED_PAGE_FLAG;
2694         break;
2695     default:
2696         return;
2697     }
2698
2699     /* Find its current size. */
2700     nwords = (sizetab[widetag_of(where[0])])(where);
2701
2702     first_page = find_page_index((void *)where);
2703     gc_assert(first_page >= 0);
2704
2705     /* Note: Any page write-protection must be removed, else a later
2706      * scavenge_newspace may incorrectly not scavenge these pages.
2707      * This would not be necessary if they are added to the new areas,
2708      * but lets do it for them all (they'll probably be written
2709      * anyway?). */
2710
2711     gc_assert(page_table[first_page].region_start_offset == 0);
2712
2713     next_page = first_page;
2714     remaining_bytes = nwords*N_WORD_BYTES;
2715     while (remaining_bytes > GENCGC_CARD_BYTES) {
2716         gc_assert(page_table[next_page].gen == from_space);
2717         gc_assert(page_allocated_no_region_p(next_page));
2718         gc_assert(page_table[next_page].large_object);
2719         gc_assert(page_table[next_page].region_start_offset ==
2720                   npage_bytes(next_page-first_page));
2721         gc_assert(page_table[next_page].bytes_used == GENCGC_CARD_BYTES);
2722
2723         page_table[next_page].allocated = boxed;
2724
2725         /* Shouldn't be write-protected at this stage. Essential that the
2726          * pages aren't. */
2727         gc_assert(!page_table[next_page].write_protected);
2728         remaining_bytes -= GENCGC_CARD_BYTES;
2729         next_page++;
2730     }
2731
2732     /* Now only one page remains, but the object may have shrunk so
2733      * there may be more unused pages which will be freed. */
2734
2735     /* Object may have shrunk but shouldn't have grown - check. */
2736     gc_assert(page_table[next_page].bytes_used >= remaining_bytes);
2737
2738     page_table[next_page].allocated = boxed;
2739     gc_assert(page_table[next_page].allocated ==
2740               page_table[first_page].allocated);
2741
2742     /* Adjust the bytes_used. */
2743     old_bytes_used = page_table[next_page].bytes_used;
2744     page_table[next_page].bytes_used = remaining_bytes;
2745
2746     bytes_freed = old_bytes_used - remaining_bytes;
2747
2748     /* Free any remaining pages; needs care. */
2749     next_page++;
2750     while ((old_bytes_used == GENCGC_CARD_BYTES) &&
2751            (page_table[next_page].gen == from_space) &&
2752            page_allocated_no_region_p(next_page) &&
2753            page_table[next_page].large_object &&
2754            (page_table[next_page].region_start_offset ==
2755             npage_bytes(next_page - first_page))) {
2756         /* It checks out OK, free the page. We don't need to both zeroing
2757          * pages as this should have been done before shrinking the
2758          * object. These pages shouldn't be write protected as they
2759          * should be zero filled. */
2760         gc_assert(page_table[next_page].write_protected == 0);
2761
2762         old_bytes_used = page_table[next_page].bytes_used;
2763         page_table[next_page].allocated = FREE_PAGE_FLAG;
2764         page_table[next_page].bytes_used = 0;
2765         bytes_freed += old_bytes_used;
2766         next_page++;
2767     }
2768
2769     if ((bytes_freed > 0) && gencgc_verbose) {
2770         FSHOW((stderr,
2771                "/maybe_adjust_large_object() freed %d\n",
2772                bytes_freed));
2773     }
2774
2775     generations[from_space].bytes_allocated -= bytes_freed;
2776     bytes_allocated -= bytes_freed;
2777
2778     return;
2779 }
2780
2781 /* Take a possible pointer to a Lisp object and mark its page in the
2782  * page_table so that it will not be relocated during a GC.
2783  *
2784  * This involves locating the page it points to, then backing up to
2785  * the start of its region, then marking all pages dont_move from there
2786  * up to the first page that's not full or has a different generation
2787  *
2788  * It is assumed that all the page static flags have been cleared at
2789  * the start of a GC.
2790  *
2791  * It is also assumed that the current gc_alloc() region has been
2792  * flushed and the tables updated. */
2793
2794 static void
2795 preserve_pointer(void *addr)
2796 {
2797     page_index_t addr_page_index = find_page_index(addr);
2798     page_index_t first_page;
2799     page_index_t i;
2800     unsigned int region_allocation;
2801
2802     /* quick check 1: Address is quite likely to have been invalid. */
2803     if ((addr_page_index == -1)
2804         || page_free_p(addr_page_index)
2805         || (page_table[addr_page_index].bytes_used == 0)
2806         || (page_table[addr_page_index].gen != from_space)
2807         /* Skip if already marked dont_move. */
2808         || (page_table[addr_page_index].dont_move != 0))
2809         return;
2810     gc_assert(!(page_table[addr_page_index].allocated&OPEN_REGION_PAGE_FLAG));
2811     /* (Now that we know that addr_page_index is in range, it's
2812      * safe to index into page_table[] with it.) */
2813     region_allocation = page_table[addr_page_index].allocated;
2814
2815     /* quick check 2: Check the offset within the page.
2816      *
2817      */
2818     if (((unsigned long)addr & (GENCGC_CARD_BYTES - 1)) >
2819         page_table[addr_page_index].bytes_used)
2820         return;
2821
2822     /* Filter out anything which can't be a pointer to a Lisp object
2823      * (or, as a special case which also requires dont_move, a return
2824      * address referring to something in a CodeObject). This is
2825      * expensive but important, since it vastly reduces the
2826      * probability that random garbage will be bogusly interpreted as
2827      * a pointer which prevents a page from moving.
2828      *
2829      * This only needs to happen on x86oids, where this is used for
2830      * conservative roots.  Non-x86oid systems only ever call this
2831      * function on known-valid lisp objects. */
2832 #if defined(LISP_FEATURE_X86) || defined(LISP_FEATURE_X86_64)
2833     if (!(code_page_p(addr_page_index)
2834           || (is_lisp_pointer((lispobj)addr) &&
2835               possibly_valid_dynamic_space_pointer(addr))))
2836         return;
2837 #endif
2838
2839     /* Find the beginning of the region.  Note that there may be
2840      * objects in the region preceding the one that we were passed a
2841      * pointer to: if this is the case, we will write-protect all the
2842      * previous objects' pages too.     */
2843
2844 #if 0
2845     /* I think this'd work just as well, but without the assertions.
2846      * -dan 2004.01.01 */
2847     first_page = find_page_index(page_region_start(addr_page_index))
2848 #else
2849     first_page = addr_page_index;
2850     while (page_table[first_page].region_start_offset != 0) {
2851         --first_page;
2852         /* Do some checks. */
2853         gc_assert(page_table[first_page].bytes_used == GENCGC_CARD_BYTES);
2854         gc_assert(page_table[first_page].gen == from_space);
2855         gc_assert(page_table[first_page].allocated == region_allocation);
2856     }
2857 #endif
2858
2859     /* Adjust any large objects before promotion as they won't be
2860      * copied after promotion. */
2861     if (page_table[first_page].large_object) {
2862         maybe_adjust_large_object(page_address(first_page));
2863         /* If a large object has shrunk then addr may now point to a
2864          * free area in which case it's ignored here. Note it gets
2865          * through the valid pointer test above because the tail looks
2866          * like conses. */
2867         if (page_free_p(addr_page_index)
2868             || (page_table[addr_page_index].bytes_used == 0)
2869             /* Check the offset within the page. */
2870             || (((unsigned long)addr & (GENCGC_CARD_BYTES - 1))
2871                 > page_table[addr_page_index].bytes_used)) {
2872             FSHOW((stderr,
2873                    "weird? ignore ptr 0x%x to freed area of large object\n",
2874                    addr));
2875             return;
2876         }
2877         /* It may have moved to unboxed pages. */
2878         region_allocation = page_table[first_page].allocated;
2879     }
2880
2881     /* Now work forward until the end of this contiguous area is found,
2882      * marking all pages as dont_move. */
2883     for (i = first_page; ;i++) {
2884         gc_assert(page_table[i].allocated == region_allocation);
2885
2886         /* Mark the page static. */
2887         page_table[i].dont_move = 1;
2888
2889         /* Move the page to the new_space. XX I'd rather not do this
2890          * but the GC logic is not quite able to copy with the static
2891          * pages remaining in the from space. This also requires the
2892          * generation bytes_allocated counters be updated. */
2893         page_table[i].gen = new_space;
2894         generations[new_space].bytes_allocated += page_table[i].bytes_used;
2895         generations[from_space].bytes_allocated -= page_table[i].bytes_used;
2896
2897         /* It is essential that the pages are not write protected as
2898          * they may have pointers into the old-space which need
2899          * scavenging. They shouldn't be write protected at this
2900          * stage. */
2901         gc_assert(!page_table[i].write_protected);
2902
2903         /* Check whether this is the last page in this contiguous block.. */
2904         if ((page_table[i].bytes_used < GENCGC_CARD_BYTES)
2905             /* ..or it is CARD_BYTES and is the last in the block */
2906             || page_free_p(i+1)
2907             || (page_table[i+1].bytes_used == 0) /* next page free */
2908             || (page_table[i+1].gen != from_space) /* diff. gen */
2909             || (page_table[i+1].region_start_offset == 0))
2910             break;
2911     }
2912
2913     /* Check that the page is now static. */
2914     gc_assert(page_table[addr_page_index].dont_move != 0);
2915 }
2916 \f
2917 /* If the given page is not write-protected, then scan it for pointers
2918  * to younger generations or the top temp. generation, if no
2919  * suspicious pointers are found then the page is write-protected.
2920  *
2921  * Care is taken to check for pointers to the current gc_alloc()
2922  * region if it is a younger generation or the temp. generation. This
2923  * frees the caller from doing a gc_alloc_update_page_tables(). Actually
2924  * the gc_alloc_generation does not need to be checked as this is only
2925  * called from scavenge_generation() when the gc_alloc generation is
2926  * younger, so it just checks if there is a pointer to the current
2927  * region.
2928  *
2929  * We return 1 if the page was write-protected, else 0. */
2930 static int
2931 update_page_write_prot(page_index_t page)
2932 {
2933     generation_index_t gen = page_table[page].gen;
2934     long j;
2935     int wp_it = 1;
2936     void **page_addr = (void **)page_address(page);
2937     long num_words = page_table[page].bytes_used / N_WORD_BYTES;
2938
2939     /* Shouldn't be a free page. */
2940     gc_assert(page_allocated_p(page));
2941     gc_assert(page_table[page].bytes_used != 0);
2942
2943     /* Skip if it's already write-protected, pinned, or unboxed */
2944     if (page_table[page].write_protected
2945         /* FIXME: What's the reason for not write-protecting pinned pages? */
2946         || page_table[page].dont_move
2947         || page_unboxed_p(page))
2948         return (0);
2949
2950     /* Scan the page for pointers to younger generations or the
2951      * top temp. generation. */
2952
2953     for (j = 0; j < num_words; j++) {
2954         void *ptr = *(page_addr+j);
2955         page_index_t index = find_page_index(ptr);
2956
2957         /* Check that it's in the dynamic space */
2958         if (index != -1)
2959             if (/* Does it point to a younger or the temp. generation? */
2960                 (page_allocated_p(index)
2961                  && (page_table[index].bytes_used != 0)
2962                  && ((page_table[index].gen < gen)
2963                      || (page_table[index].gen == SCRATCH_GENERATION)))
2964
2965                 /* Or does it point within a current gc_alloc() region? */
2966                 || ((boxed_region.start_addr <= ptr)
2967                     && (ptr <= boxed_region.free_pointer))
2968                 || ((unboxed_region.start_addr <= ptr)
2969                     && (ptr <= unboxed_region.free_pointer))) {
2970                 wp_it = 0;
2971                 break;
2972             }
2973     }
2974
2975     if (wp_it == 1) {
2976         /* Write-protect the page. */
2977         /*FSHOW((stderr, "/write-protecting page %d gen %d\n", page, gen));*/
2978
2979         os_protect((void *)page_addr,
2980                    GENCGC_CARD_BYTES,
2981                    OS_VM_PROT_READ|OS_VM_PROT_EXECUTE);
2982
2983         /* Note the page as protected in the page tables. */
2984         page_table[page].write_protected = 1;
2985     }
2986
2987     return (wp_it);
2988 }
2989
2990 /* Scavenge all generations from FROM to TO, inclusive, except for
2991  * new_space which needs special handling, as new objects may be
2992  * added which are not checked here - use scavenge_newspace generation.
2993  *
2994  * Write-protected pages should not have any pointers to the
2995  * from_space so do need scavenging; thus write-protected pages are
2996  * not always scavenged. There is some code to check that these pages
2997  * are not written; but to check fully the write-protected pages need
2998  * to be scavenged by disabling the code to skip them.
2999  *
3000  * Under the current scheme when a generation is GCed the younger
3001  * generations will be empty. So, when a generation is being GCed it
3002  * is only necessary to scavenge the older generations for pointers
3003  * not the younger. So a page that does not have pointers to younger
3004  * generations does not need to be scavenged.
3005  *
3006  * The write-protection can be used to note pages that don't have
3007  * pointers to younger pages. But pages can be written without having
3008  * pointers to younger generations. After the pages are scavenged here
3009  * they can be scanned for pointers to younger generations and if
3010  * there are none the page can be write-protected.
3011  *
3012  * One complication is when the newspace is the top temp. generation.
3013  *
3014  * Enabling SC_GEN_CK scavenges the write-protected pages and checks
3015  * that none were written, which they shouldn't be as they should have
3016  * no pointers to younger generations. This breaks down for weak
3017  * pointers as the objects contain a link to the next and are written
3018  * if a weak pointer is scavenged. Still it's a useful check. */
3019 static void
3020 scavenge_generations(generation_index_t from, generation_index_t to)
3021 {
3022     page_index_t i;
3023     int num_wp = 0;
3024
3025 #define SC_GEN_CK 0
3026 #if SC_GEN_CK
3027     /* Clear the write_protected_cleared flags on all pages. */
3028     for (i = 0; i < page_table_pages; i++)
3029         page_table[i].write_protected_cleared = 0;
3030 #endif
3031
3032     for (i = 0; i < last_free_page; i++) {
3033         generation_index_t generation = page_table[i].gen;
3034         if (page_boxed_p(i)
3035             && (page_table[i].bytes_used != 0)
3036             && (generation != new_space)
3037             && (generation >= from)
3038             && (generation <= to)) {
3039             page_index_t last_page,j;
3040             int write_protected=1;
3041
3042             /* This should be the start of a region */
3043             gc_assert(page_table[i].region_start_offset == 0);
3044
3045             /* Now work forward until the end of the region */
3046             for (last_page = i; ; last_page++) {
3047                 write_protected =
3048                     write_protected && page_table[last_page].write_protected;
3049                 if ((page_table[last_page].bytes_used < GENCGC_CARD_BYTES)
3050                     /* Or it is CARD_BYTES and is the last in the block */
3051                     || (!page_boxed_p(last_page+1))
3052                     || (page_table[last_page+1].bytes_used == 0)
3053                     || (page_table[last_page+1].gen != generation)
3054                     || (page_table[last_page+1].region_start_offset == 0))
3055                     break;
3056             }
3057             if (!write_protected) {
3058                 scavenge(page_address(i),
3059                          ((unsigned long)(page_table[last_page].bytes_used
3060                                           + npage_bytes(last_page-i)))
3061                          /N_WORD_BYTES);
3062
3063                 /* Now scan the pages and write protect those that
3064                  * don't have pointers to younger generations. */
3065                 if (enable_page_protection) {
3066                     for (j = i; j <= last_page; j++) {
3067                         num_wp += update_page_write_prot(j);
3068                     }
3069                 }
3070                 if ((gencgc_verbose > 1) && (num_wp != 0)) {
3071                     FSHOW((stderr,
3072                            "/write protected %d pages within generation %d\n",
3073                            num_wp, generation));
3074                 }
3075             }
3076             i = last_page;
3077         }
3078     }
3079
3080 #if SC_GEN_CK
3081     /* Check that none of the write_protected pages in this generation
3082      * have been written to. */
3083     for (i = 0; i < page_table_pages; i++) {
3084         if (page_allocated_p(i)
3085             && (page_table[i].bytes_used != 0)
3086             && (page_table[i].gen == generation)
3087             && (page_table[i].write_protected_cleared != 0)) {
3088             FSHOW((stderr, "/scavenge_generation() %d\n", generation));
3089             FSHOW((stderr,
3090                    "/page bytes_used=%d region_start_offset=%lu dont_move=%d\n",
3091                     page_table[i].bytes_used,
3092                     page_table[i].region_start_offset,
3093                     page_table[i].dont_move));
3094             lose("write to protected page %d in scavenge_generation()\n", i);
3095         }
3096     }
3097 #endif
3098 }
3099
3100 \f
3101 /* Scavenge a newspace generation. As it is scavenged new objects may
3102  * be allocated to it; these will also need to be scavenged. This
3103  * repeats until there are no more objects unscavenged in the
3104  * newspace generation.
3105  *
3106  * To help improve the efficiency, areas written are recorded by
3107  * gc_alloc() and only these scavenged. Sometimes a little more will be
3108  * scavenged, but this causes no harm. An easy check is done that the
3109  * scavenged bytes equals the number allocated in the previous
3110  * scavenge.
3111  *
3112  * Write-protected pages are not scanned except if they are marked
3113  * dont_move in which case they may have been promoted and still have
3114  * pointers to the from space.
3115  *
3116  * Write-protected pages could potentially be written by alloc however
3117  * to avoid having to handle re-scavenging of write-protected pages
3118  * gc_alloc() does not write to write-protected pages.
3119  *
3120  * New areas of objects allocated are recorded alternatively in the two
3121  * new_areas arrays below. */
3122 static struct new_area new_areas_1[NUM_NEW_AREAS];
3123 static struct new_area new_areas_2[NUM_NEW_AREAS];
3124
3125 /* Do one full scan of the new space generation. This is not enough to
3126  * complete the job as new objects may be added to the generation in
3127  * the process which are not scavenged. */
3128 static void
3129 scavenge_newspace_generation_one_scan(generation_index_t generation)
3130 {
3131     page_index_t i;
3132
3133     FSHOW((stderr,
3134            "/starting one full scan of newspace generation %d\n",
3135            generation));
3136     for (i = 0; i < last_free_page; i++) {
3137         /* Note that this skips over open regions when it encounters them. */
3138         if (page_boxed_p(i)
3139             && (page_table[i].bytes_used != 0)
3140             && (page_table[i].gen == generation)
3141             && ((page_table[i].write_protected == 0)
3142                 /* (This may be redundant as write_protected is now
3143                  * cleared before promotion.) */
3144                 || (page_table[i].dont_move == 1))) {
3145             page_index_t last_page;
3146             int all_wp=1;
3147
3148             /* The scavenge will start at the region_start_offset of
3149              * page i.
3150              *
3151              * We need to find the full extent of this contiguous
3152              * block in case objects span pages.
3153              *
3154              * Now work forward until the end of this contiguous area
3155              * is found. A small area is preferred as there is a
3156              * better chance of its pages being write-protected. */
3157             for (last_page = i; ;last_page++) {
3158                 /* If all pages are write-protected and movable,
3159                  * then no need to scavenge */
3160                 all_wp=all_wp && page_table[last_page].write_protected &&
3161                     !page_table[last_page].dont_move;
3162
3163                 /* Check whether this is the last page in this
3164                  * contiguous block */
3165                 if ((page_table[last_page].bytes_used < GENCGC_CARD_BYTES)
3166                     /* Or it is CARD_BYTES and is the last in the block */
3167                     || (!page_boxed_p(last_page+1))
3168                     || (page_table[last_page+1].bytes_used == 0)
3169                     || (page_table[last_page+1].gen != generation)
3170                     || (page_table[last_page+1].region_start_offset == 0))
3171                     break;
3172             }
3173
3174             /* Do a limited check for write-protected pages.  */
3175             if (!all_wp) {
3176                 long nwords = (((unsigned long)
3177                                (page_table[last_page].bytes_used
3178                                 + npage_bytes(last_page-i)
3179                                 + page_table[i].region_start_offset))
3180                                / N_WORD_BYTES);
3181                 new_areas_ignore_page = last_page;
3182
3183                 scavenge(page_region_start(i), nwords);
3184
3185             }
3186             i = last_page;
3187         }
3188     }
3189     FSHOW((stderr,
3190            "/done with one full scan of newspace generation %d\n",
3191            generation));
3192 }
3193
3194 /* Do a complete scavenge of the newspace generation. */
3195 static void
3196 scavenge_newspace_generation(generation_index_t generation)
3197 {
3198     long i;
3199
3200     /* the new_areas array currently being written to by gc_alloc() */
3201     struct new_area (*current_new_areas)[] = &new_areas_1;
3202     long current_new_areas_index;
3203
3204     /* the new_areas created by the previous scavenge cycle */
3205     struct new_area (*previous_new_areas)[] = NULL;
3206     long previous_new_areas_index;
3207
3208     /* Flush the current regions updating the tables. */
3209     gc_alloc_update_all_page_tables();
3210
3211     /* Turn on the recording of new areas by gc_alloc(). */
3212     new_areas = current_new_areas;
3213     new_areas_index = 0;
3214
3215     /* Don't need to record new areas that get scavenged anyway during
3216      * scavenge_newspace_generation_one_scan. */
3217     record_new_objects = 1;
3218
3219     /* Start with a full scavenge. */
3220     scavenge_newspace_generation_one_scan(generation);
3221
3222     /* Record all new areas now. */
3223     record_new_objects = 2;
3224
3225     /* Give a chance to weak hash tables to make other objects live.
3226      * FIXME: The algorithm implemented here for weak hash table gcing
3227      * is O(W^2+N) as Bruno Haible warns in
3228      * http://www.haible.de/bruno/papers/cs/weak/WeakDatastructures-writeup.html
3229      * see "Implementation 2". */
3230     scav_weak_hash_tables();
3231
3232     /* Flush the current regions updating the tables. */
3233     gc_alloc_update_all_page_tables();
3234
3235     /* Grab new_areas_index. */
3236     current_new_areas_index = new_areas_index;
3237
3238     /*FSHOW((stderr,
3239              "The first scan is finished; current_new_areas_index=%d.\n",
3240              current_new_areas_index));*/
3241
3242     while (current_new_areas_index > 0) {
3243         /* Move the current to the previous new areas */
3244         previous_new_areas = current_new_areas;
3245         previous_new_areas_index = current_new_areas_index;
3246
3247         /* Scavenge all the areas in previous new areas. Any new areas
3248          * allocated are saved in current_new_areas. */
3249
3250         /* Allocate an array for current_new_areas; alternating between
3251          * new_areas_1 and 2 */
3252         if (previous_new_areas == &new_areas_1)
3253             current_new_areas = &new_areas_2;
3254         else
3255             current_new_areas = &new_areas_1;
3256
3257         /* Set up for gc_alloc(). */
3258         new_areas = current_new_areas;
3259         new_areas_index = 0;
3260
3261         /* Check whether previous_new_areas had overflowed. */
3262         if (previous_new_areas_index >= NUM_NEW_AREAS) {
3263
3264             /* New areas of objects allocated have been lost so need to do a
3265              * full scan to be sure! If this becomes a problem try
3266              * increasing NUM_NEW_AREAS. */
3267             if (gencgc_verbose) {
3268                 SHOW("new_areas overflow, doing full scavenge");
3269             }
3270
3271             /* Don't need to record new areas that get scavenged
3272              * anyway during scavenge_newspace_generation_one_scan. */
3273             record_new_objects = 1;
3274
3275             scavenge_newspace_generation_one_scan(generation);
3276
3277             /* Record all new areas now. */
3278             record_new_objects = 2;
3279
3280             scav_weak_hash_tables();
3281
3282             /* Flush the current regions updating the tables. */
3283             gc_alloc_update_all_page_tables();
3284
3285         } else {
3286
3287             /* Work through previous_new_areas. */
3288             for (i = 0; i < previous_new_areas_index; i++) {
3289                 page_index_t page = (*previous_new_areas)[i].page;
3290                 size_t offset = (*previous_new_areas)[i].offset;
3291                 size_t size = (*previous_new_areas)[i].size / N_WORD_BYTES;
3292                 gc_assert((*previous_new_areas)[i].size % N_WORD_BYTES == 0);
3293                 scavenge(page_address(page)+offset, size);
3294             }
3295
3296             scav_weak_hash_tables();
3297
3298             /* Flush the current regions updating the tables. */
3299             gc_alloc_update_all_page_tables();
3300         }
3301
3302         current_new_areas_index = new_areas_index;
3303
3304         /*FSHOW((stderr,
3305                  "The re-scan has finished; current_new_areas_index=%d.\n",
3306                  current_new_areas_index));*/
3307     }
3308
3309     /* Turn off recording of areas allocated by gc_alloc(). */
3310     record_new_objects = 0;
3311
3312 #if SC_NS_GEN_CK
3313     /* Check that none of the write_protected pages in this generation
3314      * have been written to. */
3315     for (i = 0; i < page_table_pages; i++) {
3316         if (page_allocated_p(i)
3317             && (page_table[i].bytes_used != 0)
3318             && (page_table[i].gen == generation)
3319             && (page_table[i].write_protected_cleared != 0)
3320             && (page_table[i].dont_move == 0)) {
3321             lose("write protected page %d written to in scavenge_newspace_generation\ngeneration=%d dont_move=%d\n",
3322                  i, generation, page_table[i].dont_move);
3323         }
3324     }
3325 #endif
3326 }
3327 \f
3328 /* Un-write-protect all the pages in from_space. This is done at the
3329  * start of a GC else there may be many page faults while scavenging
3330  * the newspace (I've seen drive the system time to 99%). These pages
3331  * would need to be unprotected anyway before unmapping in
3332  * free_oldspace; not sure what effect this has on paging.. */
3333 static void
3334 unprotect_oldspace(void)
3335 {
3336     page_index_t i;
3337     void *region_addr = 0;
3338     void *page_addr = 0;
3339     unsigned long region_bytes = 0;
3340
3341     for (i = 0; i < last_free_page; i++) {
3342         if (page_allocated_p(i)
3343             && (page_table[i].bytes_used != 0)
3344             && (page_table[i].gen == from_space)) {
3345
3346             /* Remove any write-protection. We should be able to rely
3347              * on the write-protect flag to avoid redundant calls. */
3348             if (page_table[i].write_protected) {
3349                 page_table[i].write_protected = 0;
3350                 page_addr = page_address(i);
3351                 if (!region_addr) {
3352                     /* First region. */
3353                     region_addr = page_addr;
3354                     region_bytes = GENCGC_CARD_BYTES;
3355                 } else if (region_addr + region_bytes == page_addr) {
3356                     /* Region continue. */
3357                     region_bytes += GENCGC_CARD_BYTES;
3358                 } else {
3359                     /* Unprotect previous region. */
3360                     os_protect(region_addr, region_bytes, OS_VM_PROT_ALL);
3361                     /* First page in new region. */
3362                     region_addr = page_addr;
3363                     region_bytes = GENCGC_CARD_BYTES;
3364                 }
3365             }
3366         }
3367     }
3368     if (region_addr) {
3369         /* Unprotect last region. */
3370         os_protect(region_addr, region_bytes, OS_VM_PROT_ALL);
3371     }
3372 }
3373
3374 /* Work through all the pages and free any in from_space. This
3375  * assumes that all objects have been copied or promoted to an older
3376  * generation. Bytes_allocated and the generation bytes_allocated
3377  * counter are updated. The number of bytes freed is returned. */
3378 static unsigned long
3379 free_oldspace(void)
3380 {
3381     unsigned long bytes_freed = 0;
3382     page_index_t first_page, last_page;
3383
3384     first_page = 0;
3385
3386     do {
3387         /* Find a first page for the next region of pages. */
3388         while ((first_page < last_free_page)
3389                && (page_free_p(first_page)
3390                    || (page_table[first_page].bytes_used == 0)
3391                    || (page_table[first_page].gen != from_space)))
3392             first_page++;
3393
3394         if (first_page >= last_free_page)
3395             break;
3396
3397         /* Find the last page of this region. */
3398         last_page = first_page;
3399
3400         do {
3401             /* Free the page. */
3402             bytes_freed += page_table[last_page].bytes_used;
3403             generations[page_table[last_page].gen].bytes_allocated -=
3404                 page_table[last_page].bytes_used;
3405             page_table[last_page].allocated = FREE_PAGE_FLAG;
3406             page_table[last_page].bytes_used = 0;
3407             /* Should already be unprotected by unprotect_oldspace(). */
3408             gc_assert(!page_table[last_page].write_protected);
3409             last_page++;
3410         }
3411         while ((last_page < last_free_page)
3412                && page_allocated_p(last_page)
3413                && (page_table[last_page].bytes_used != 0)
3414                && (page_table[last_page].gen == from_space));
3415
3416 #ifdef READ_PROTECT_FREE_PAGES
3417         os_protect(page_address(first_page),
3418                    npage_bytes(last_page-first_page),
3419                    OS_VM_PROT_NONE);
3420 #endif
3421         first_page = last_page;
3422     } while (first_page < last_free_page);
3423
3424     bytes_allocated -= bytes_freed;
3425     return bytes_freed;
3426 }
3427 \f
3428 #if 0
3429 /* Print some information about a pointer at the given address. */
3430 static void
3431 print_ptr(lispobj *addr)
3432 {
3433     /* If addr is in the dynamic space then out the page information. */
3434     page_index_t pi1 = find_page_index((void*)addr);
3435
3436     if (pi1 != -1)
3437         fprintf(stderr,"  %x: page %d  alloc %d  gen %d  bytes_used %d  offset %lu  dont_move %d\n",
3438                 (unsigned long) addr,
3439                 pi1,
3440                 page_table[pi1].allocated,
3441                 page_table[pi1].gen,
3442                 page_table[pi1].bytes_used,
3443                 page_table[pi1].region_start_offset,
3444                 page_table[pi1].dont_move);
3445     fprintf(stderr,"  %x %x %x %x (%x) %x %x %x %x\n",
3446             *(addr-4),
3447             *(addr-3),
3448             *(addr-2),
3449             *(addr-1),
3450             *(addr-0),
3451             *(addr+1),
3452             *(addr+2),
3453             *(addr+3),
3454             *(addr+4));
3455 }
3456 #endif
3457
3458 static int
3459 is_in_stack_space(lispobj ptr)
3460 {
3461     /* For space verification: Pointers can be valid if they point
3462      * to a thread stack space.  This would be faster if the thread
3463      * structures had page-table entries as if they were part of
3464      * the heap space. */
3465     struct thread *th;
3466     for_each_thread(th) {
3467         if ((th->control_stack_start <= (lispobj *)ptr) &&
3468             (th->control_stack_end >= (lispobj *)ptr)) {
3469             return 1;
3470         }
3471     }
3472     return 0;
3473 }
3474
3475 static void
3476 verify_space(lispobj *start, size_t words)
3477 {
3478     int is_in_dynamic_space = (find_page_index((void*)start) != -1);
3479     int is_in_readonly_space =
3480         (READ_ONLY_SPACE_START <= (unsigned long)start &&
3481          (unsigned long)start < SymbolValue(READ_ONLY_SPACE_FREE_POINTER,0));
3482
3483     while (words > 0) {
3484         size_t count = 1;
3485         lispobj thing = *(lispobj*)start;
3486
3487         if (is_lisp_pointer(thing)) {
3488             page_index_t page_index = find_page_index((void*)thing);
3489             long to_readonly_space =
3490                 (READ_ONLY_SPACE_START <= thing &&
3491                  thing < SymbolValue(READ_ONLY_SPACE_FREE_POINTER,0));
3492             long to_static_space =
3493                 (STATIC_SPACE_START <= thing &&
3494                  thing < SymbolValue(STATIC_SPACE_FREE_POINTER,0));
3495
3496             /* Does it point to the dynamic space? */
3497             if (page_index != -1) {
3498                 /* If it's within the dynamic space it should point to a used
3499                  * page. XX Could check the offset too. */
3500                 if (page_allocated_p(page_index)
3501                     && (page_table[page_index].bytes_used == 0))
3502                     lose ("Ptr %p @ %p sees free page.\n", thing, start);
3503                 /* Check that it doesn't point to a forwarding pointer! */
3504                 if (*((lispobj *)native_pointer(thing)) == 0x01) {
3505                     lose("Ptr %p @ %p sees forwarding ptr.\n", thing, start);
3506                 }
3507                 /* Check that its not in the RO space as it would then be a
3508                  * pointer from the RO to the dynamic space. */
3509                 if (is_in_readonly_space) {
3510                     lose("ptr to dynamic space %p from RO space %x\n",
3511                          thing, start);
3512                 }
3513                 /* Does it point to a plausible object? This check slows
3514                  * it down a lot (so it's commented out).
3515                  *
3516                  * "a lot" is serious: it ate 50 minutes cpu time on
3517                  * my duron 950 before I came back from lunch and
3518                  * killed it.
3519                  *
3520                  *   FIXME: Add a variable to enable this
3521                  * dynamically. */
3522                 /*
3523                 if (!possibly_valid_dynamic_space_pointer((lispobj *)thing)) {
3524                     lose("ptr %p to invalid object %p\n", thing, start);
3525                 }
3526                 */
3527             } else {
3528                 extern void funcallable_instance_tramp;
3529                 /* Verify that it points to another valid space. */
3530                 if (!to_readonly_space && !to_static_space
3531                     && (thing != (lispobj)&funcallable_instance_tramp)
3532                     && !is_in_stack_space(thing)) {
3533                     lose("Ptr %p @ %p sees junk.\n", thing, start);
3534                 }
3535             }
3536         } else {
3537             if (!(fixnump(thing))) {
3538                 /* skip fixnums */
3539                 switch(widetag_of(*start)) {
3540
3541                     /* boxed objects */
3542                 case SIMPLE_VECTOR_WIDETAG:
3543                 case RATIO_WIDETAG:
3544                 case COMPLEX_WIDETAG:
3545                 case SIMPLE_ARRAY_WIDETAG:
3546                 case COMPLEX_BASE_STRING_WIDETAG:
3547 #ifdef COMPLEX_CHARACTER_STRING_WIDETAG
3548                 case COMPLEX_CHARACTER_STRING_WIDETAG:
3549 #endif
3550                 case COMPLEX_VECTOR_NIL_WIDETAG:
3551                 case COMPLEX_BIT_VECTOR_WIDETAG:
3552                 case COMPLEX_VECTOR_WIDETAG:
3553                 case COMPLEX_ARRAY_WIDETAG:
3554                 case CLOSURE_HEADER_WIDETAG:
3555                 case FUNCALLABLE_INSTANCE_HEADER_WIDETAG:
3556                 case VALUE_CELL_HEADER_WIDETAG:
3557                 case SYMBOL_HEADER_WIDETAG:
3558                 case CHARACTER_WIDETAG:
3559 #if N_WORD_BITS == 64
3560                 case SINGLE_FLOAT_WIDETAG:
3561 #endif
3562                 case UNBOUND_MARKER_WIDETAG:
3563                 case FDEFN_WIDETAG:
3564                     count = 1;
3565                     break;
3566
3567                 case INSTANCE_HEADER_WIDETAG:
3568                     {
3569                         lispobj nuntagged;
3570                         long ntotal = HeaderValue(thing);
3571                         lispobj layout = ((struct instance *)start)->slots[0];
3572                         if (!layout) {
3573                             count = 1;
3574                             break;
3575                         }
3576                         nuntagged = ((struct layout *)
3577                                      native_pointer(layout))->n_untagged_slots;
3578                         verify_space(start + 1,
3579                                      ntotal - fixnum_value(nuntagged));
3580                         count = ntotal + 1;
3581                         break;
3582                     }
3583                 case CODE_HEADER_WIDETAG:
3584                     {
3585                         lispobj object = *start;
3586                         struct code *code;
3587                         long nheader_words, ncode_words, nwords;
3588                         lispobj fheaderl;
3589                         struct simple_fun *fheaderp;
3590
3591                         code = (struct code *) start;
3592
3593                         /* Check that it's not in the dynamic space.
3594                          * FIXME: Isn't is supposed to be OK for code
3595                          * objects to be in the dynamic space these days? */
3596                         if (is_in_dynamic_space
3597                             /* It's ok if it's byte compiled code. The trace
3598                              * table offset will be a fixnum if it's x86
3599                              * compiled code - check.
3600                              *
3601                              * FIXME: #^#@@! lack of abstraction here..
3602                              * This line can probably go away now that
3603                              * there's no byte compiler, but I've got
3604                              * too much to worry about right now to try
3605                              * to make sure. -- WHN 2001-10-06 */
3606                             && fixnump(code->trace_table_offset)
3607                             /* Only when enabled */
3608                             && verify_dynamic_code_check) {
3609                             FSHOW((stderr,
3610                                    "/code object at %p in the dynamic space\n",
3611                                    start));
3612                         }
3613
3614                         ncode_words = fixnum_value(code->code_size);
3615                         nheader_words = HeaderValue(object);
3616                         nwords = ncode_words + nheader_words;
3617                         nwords = CEILING(nwords, 2);
3618                         /* Scavenge the boxed section of the code data block */
3619                         verify_space(start + 1, nheader_words - 1);
3620
3621                         /* Scavenge the boxed section of each function
3622                          * object in the code data block. */
3623                         fheaderl = code->entry_points;
3624                         while (fheaderl != NIL) {
3625                             fheaderp =
3626                                 (struct simple_fun *) native_pointer(fheaderl);
3627                             gc_assert(widetag_of(fheaderp->header) ==
3628                                       SIMPLE_FUN_HEADER_WIDETAG);
3629                             verify_space(&fheaderp->name, 1);
3630                             verify_space(&fheaderp->arglist, 1);
3631                             verify_space(&fheaderp->type, 1);
3632                             fheaderl = fheaderp->next;
3633                         }
3634                         count = nwords;
3635                         break;
3636                     }
3637
3638                     /* unboxed objects */
3639                 case BIGNUM_WIDETAG:
3640 #if N_WORD_BITS != 64
3641                 case SINGLE_FLOAT_WIDETAG:
3642 #endif
3643                 case DOUBLE_FLOAT_WIDETAG:
3644 #ifdef COMPLEX_LONG_FLOAT_WIDETAG
3645                 case LONG_FLOAT_WIDETAG:
3646 #endif
3647 #ifdef COMPLEX_SINGLE_FLOAT_WIDETAG
3648                 case COMPLEX_SINGLE_FLOAT_WIDETAG:
3649 #endif
3650 #ifdef COMPLEX_DOUBLE_FLOAT_WIDETAG
3651                 case COMPLEX_DOUBLE_FLOAT_WIDETAG:
3652 #endif
3653 #ifdef COMPLEX_LONG_FLOAT_WIDETAG
3654                 case COMPLEX_LONG_FLOAT_WIDETAG:
3655 #endif
3656                 case SIMPLE_BASE_STRING_WIDETAG:
3657 #ifdef SIMPLE_CHARACTER_STRING_WIDETAG
3658                 case SIMPLE_CHARACTER_STRING_WIDETAG:
3659 #endif
3660                 case SIMPLE_BIT_VECTOR_WIDETAG:
3661                 case SIMPLE_ARRAY_NIL_WIDETAG:
3662                 case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_2_WIDETAG:
3663                 case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_4_WIDETAG:
3664                 case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_7_WIDETAG:
3665                 case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_8_WIDETAG:
3666                 case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_15_WIDETAG:
3667                 case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_16_WIDETAG:
3668
3669                 case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_FIXNUM_WIDETAG:
3670
3671                 case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_31_WIDETAG:
3672                 case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_32_WIDETAG:
3673 #ifdef SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_63_WIDETAG
3674                 case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_63_WIDETAG:
3675 #endif
3676 #ifdef SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_64_WIDETAG
3677                 case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_64_WIDETAG:
3678 #endif
3679 #ifdef SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_8_WIDETAG
3680                 case SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_8_WIDETAG:
3681 #endif
3682 #ifdef SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_16_WIDETAG
3683                 case SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_16_WIDETAG:
3684 #endif
3685
3686                 case SIMPLE_ARRAY_FIXNUM_WIDETAG:
3687
3688 #ifdef SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_32_WIDETAG
3689                 case SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_32_WIDETAG:
3690 #endif
3691 #ifdef SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_64_WIDETAG
3692                 case SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_64_WIDETAG:
3693 #endif
3694                 case SIMPLE_ARRAY_SINGLE_FLOAT_WIDETAG:
3695                 case SIMPLE_ARRAY_DOUBLE_FLOAT_WIDETAG:
3696 #ifdef SIMPLE_ARRAY_COMPLEX_LONG_FLOAT_WIDETAG
3697                 case SIMPLE_ARRAY_LONG_FLOAT_WIDETAG:
3698 #endif
3699 #ifdef SIMPLE_ARRAY_COMPLEX_SINGLE_FLOAT_WIDETAG
3700                 case SIMPLE_ARRAY_COMPLEX_SINGLE_FLOAT_WIDETAG:
3701 #endif
3702 #ifdef SIMPLE_ARRAY_COMPLEX_DOUBLE_FLOAT_WIDETAG
3703                 case SIMPLE_ARRAY_COMPLEX_DOUBLE_FLOAT_WIDETAG:
3704 #endif
3705 #ifdef SIMPLE_ARRAY_COMPLEX_LONG_FLOAT_WIDETAG
3706                 case SIMPLE_ARRAY_COMPLEX_LONG_FLOAT_WIDETAG:
3707 #endif
3708                 case SAP_WIDETAG:
3709                 case WEAK_POINTER_WIDETAG:
3710 #ifdef LUTEX_WIDETAG
3711                 case LUTEX_WIDETAG:
3712 #endif
3713 #ifdef NO_TLS_VALUE_MARKER_WIDETAG
3714                 case NO_TLS_VALUE_MARKER_WIDETAG:
3715 #endif
3716                     count = (sizetab[widetag_of(*start)])(start);
3717                     break;
3718
3719                 default:
3720                     lose("Unhandled widetag %p at %p\n",
3721                          widetag_of(*start), start);
3722                 }
3723             }
3724         }
3725         start += count;
3726         words -= count;
3727     }
3728 }
3729
3730 static void
3731 verify_gc(void)
3732 {
3733     /* FIXME: It would be nice to make names consistent so that
3734      * foo_size meant size *in* *bytes* instead of size in some
3735      * arbitrary units. (Yes, this caused a bug, how did you guess?:-)
3736      * Some counts of lispobjs are called foo_count; it might be good
3737      * to grep for all foo_size and rename the appropriate ones to
3738      * foo_count. */
3739     long read_only_space_size =
3740         (lispobj*)SymbolValue(READ_ONLY_SPACE_FREE_POINTER,0)
3741         - (lispobj*)READ_ONLY_SPACE_START;
3742     long static_space_size =
3743         (lispobj*)SymbolValue(STATIC_SPACE_FREE_POINTER,0)
3744         - (lispobj*)STATIC_SPACE_START;
3745     struct thread *th;
3746     for_each_thread(th) {
3747     long binding_stack_size =
3748         (lispobj*)get_binding_stack_pointer(th)
3749             - (lispobj*)th->binding_stack_start;
3750         verify_space(th->binding_stack_start, binding_stack_size);
3751     }
3752     verify_space((lispobj*)READ_ONLY_SPACE_START, read_only_space_size);
3753     verify_space((lispobj*)STATIC_SPACE_START   , static_space_size);
3754 }
3755
3756 static void
3757 verify_generation(generation_index_t generation)
3758 {
3759     page_index_t i;
3760
3761     for (i = 0; i < last_free_page; i++) {
3762         if (page_allocated_p(i)
3763             && (page_table[i].bytes_used != 0)
3764             && (page_table[i].gen == generation)) {
3765             page_index_t last_page;
3766             int region_allocation = page_table[i].allocated;
3767
3768             /* This should be the start of a contiguous block */
3769             gc_assert(page_table[i].region_start_offset == 0);
3770
3771             /* Need to find the full extent of this contiguous block in case
3772                objects span pages. */
3773
3774             /* Now work forward until the end of this contiguous area is
3775                found. */
3776             for (last_page = i; ;last_page++)
3777                 /* Check whether this is the last page in this contiguous
3778                  * block. */
3779                 if ((page_table[last_page].bytes_used < GENCGC_CARD_BYTES)
3780                     /* Or it is CARD_BYTES and is the last in the block */
3781                     || (page_table[last_page+1].allocated != region_allocation)
3782                     || (page_table[last_page+1].bytes_used == 0)
3783                     || (page_table[last_page+1].gen != generation)
3784                     || (page_table[last_page+1].region_start_offset == 0))
3785                     break;
3786
3787             verify_space(page_address(i),
3788                          ((unsigned long)
3789                           (page_table[last_page].bytes_used
3790                            + npage_bytes(last_page-i)))
3791                          / N_WORD_BYTES);
3792             i = last_page;
3793         }
3794     }
3795 }
3796
3797 /* Check that all the free space is zero filled. */
3798 static void
3799 verify_zero_fill(void)
3800 {
3801     page_index_t page;
3802
3803     for (page = 0; page < last_free_page; page++) {
3804         if (page_free_p(page)) {
3805             /* The whole page should be zero filled. */
3806             long *start_addr = (long *)page_address(page);
3807             long size = 1024;
3808             long i;
3809             for (i = 0; i < size; i++) {
3810                 if (start_addr[i] != 0) {
3811                     lose("free page not zero at %x\n", start_addr + i);
3812                 }
3813             }
3814         } else {
3815             long free_bytes = GENCGC_CARD_BYTES - page_table[page].bytes_used;
3816             if (free_bytes > 0) {
3817                 long *start_addr = (long *)((unsigned long)page_address(page)
3818                                           + page_table[page].bytes_used);
3819                 long size = free_bytes / N_WORD_BYTES;
3820                 long i;
3821                 for (i = 0; i < size; i++) {
3822                     if (start_addr[i] != 0) {
3823                         lose("free region not zero at %x\n", start_addr + i);
3824                     }
3825                 }
3826             }
3827         }
3828     }
3829 }
3830
3831 /* External entry point for verify_zero_fill */
3832 void
3833 gencgc_verify_zero_fill(void)
3834 {
3835     /* Flush the alloc regions updating the tables. */
3836     gc_alloc_update_all_page_tables();
3837     SHOW("verifying zero fill");
3838     verify_zero_fill();
3839 }
3840
3841 static void
3842 verify_dynamic_space(void)
3843 {
3844     generation_index_t i;
3845
3846     for (i = 0; i <= HIGHEST_NORMAL_GENERATION; i++)
3847         verify_generation(i);
3848
3849     if (gencgc_enable_verify_zero_fill)
3850         verify_zero_fill();
3851 }
3852 \f
3853 /* Write-protect all the dynamic boxed pages in the given generation. */
3854 static void
3855 write_protect_generation_pages(generation_index_t generation)
3856 {
3857     page_index_t start;
3858
3859     gc_assert(generation < SCRATCH_GENERATION);
3860
3861     for (start = 0; start < last_free_page; start++) {
3862         if (protect_page_p(start, generation)) {
3863             void *page_start;
3864             page_index_t last;
3865
3866             /* Note the page as protected in the page tables. */
3867             page_table[start].write_protected = 1;
3868
3869             for (last = start + 1; last < last_free_page; last++) {
3870                 if (!protect_page_p(last, generation))
3871                   break;
3872                 page_table[last].write_protected = 1;
3873             }
3874
3875             page_start = (void *)page_address(start);
3876
3877             os_protect(page_start,
3878                        npage_bytes(last - start),
3879                        OS_VM_PROT_READ | OS_VM_PROT_EXECUTE);
3880
3881             start = last;
3882         }
3883     }
3884
3885     if (gencgc_verbose > 1) {
3886         FSHOW((stderr,
3887                "/write protected %d of %d pages in generation %d\n",
3888                count_write_protect_generation_pages(generation),
3889                count_generation_pages(generation),
3890                generation));
3891     }
3892 }
3893
3894 #if !defined(LISP_FEATURE_X86) && !defined(LISP_FEATURE_X86_64)
3895 static void
3896 scavenge_control_stack(struct thread *th)
3897 {
3898     lispobj *control_stack =
3899         (lispobj *)(th->control_stack_start);
3900     unsigned long control_stack_size =
3901         access_control_stack_pointer(th) - control_stack;
3902
3903     scavenge(control_stack, control_stack_size);
3904 }
3905 #endif
3906
3907 #if defined(LISP_FEATURE_SB_THREAD) && (defined(LISP_FEATURE_X86) || defined(LISP_FEATURE_X86_64))
3908 static void
3909 preserve_context_registers (os_context_t *c)
3910 {
3911     void **ptr;
3912     /* On Darwin the signal context isn't a contiguous block of memory,
3913      * so just preserve_pointering its contents won't be sufficient.
3914      */
3915 #if defined(LISP_FEATURE_DARWIN)
3916 #if defined LISP_FEATURE_X86
3917     preserve_pointer((void*)*os_context_register_addr(c,reg_EAX));
3918     preserve_pointer((void*)*os_context_register_addr(c,reg_ECX));
3919     preserve_pointer((void*)*os_context_register_addr(c,reg_EDX));
3920     preserve_pointer((void*)*os_context_register_addr(c,reg_EBX));
3921     preserve_pointer((void*)*os_context_register_addr(c,reg_ESI));
3922     preserve_pointer((void*)*os_context_register_addr(c,reg_EDI));
3923     preserve_pointer((void*)*os_context_pc_addr(c));
3924 #elif defined LISP_FEATURE_X86_64
3925     preserve_pointer((void*)*os_context_register_addr(c,reg_RAX));
3926     preserve_pointer((void*)*os_context_register_addr(c,reg_RCX));
3927     preserve_pointer((void*)*os_context_register_addr(c,reg_RDX));
3928     preserve_pointer((void*)*os_context_register_addr(c,reg_RBX));
3929     preserve_pointer((void*)*os_context_register_addr(c,reg_RSI));
3930     preserve_pointer((void*)*os_context_register_addr(c,reg_RDI));
3931     preserve_pointer((void*)*os_context_register_addr(c,reg_R8));
3932     preserve_pointer((void*)*os_context_register_addr(c,reg_R9));
3933     preserve_pointer((void*)*os_context_register_addr(c,reg_R10));
3934     preserve_pointer((void*)*os_context_register_addr(c,reg_R11));
3935     preserve_pointer((void*)*os_context_register_addr(c,reg_R12));
3936     preserve_pointer((void*)*os_context_register_addr(c,reg_R13));
3937     preserve_pointer((void*)*os_context_register_addr(c,reg_R14));
3938     preserve_pointer((void*)*os_context_register_addr(c,reg_R15));
3939     preserve_pointer((void*)*os_context_pc_addr(c));
3940 #else
3941     #error "preserve_context_registers needs to be tweaked for non-x86 Darwin"
3942 #endif
3943 #endif
3944     for(ptr = ((void **)(c+1))-1; ptr>=(void **)c; ptr--) {
3945         preserve_pointer(*ptr);
3946     }
3947 }
3948 #endif
3949
3950 /* Garbage collect a generation. If raise is 0 then the remains of the
3951  * generation are not raised to the next generation. */
3952 static void
3953 garbage_collect_generation(generation_index_t generation, int raise)
3954 {
3955     unsigned long bytes_freed;
3956     page_index_t i;
3957     unsigned long static_space_size;
3958     struct thread *th;
3959
3960     gc_assert(generation <= HIGHEST_NORMAL_GENERATION);
3961
3962     /* The oldest generation can't be raised. */
3963     gc_assert((generation != HIGHEST_NORMAL_GENERATION) || (raise == 0));
3964
3965     /* Check if weak hash tables were processed in the previous GC. */
3966     gc_assert(weak_hash_tables == NULL);
3967
3968     /* Initialize the weak pointer list. */
3969     weak_pointers = NULL;
3970
3971 #ifdef LUTEX_WIDETAG
3972     unmark_lutexes(generation);
3973 #endif
3974
3975     /* When a generation is not being raised it is transported to a
3976      * temporary generation (NUM_GENERATIONS), and lowered when
3977      * done. Set up this new generation. There should be no pages
3978      * allocated to it yet. */
3979     if (!raise) {
3980          gc_assert(generations[SCRATCH_GENERATION].bytes_allocated == 0);
3981     }
3982
3983     /* Set the global src and dest. generations */
3984     from_space = generation;
3985     if (raise)
3986         new_space = generation+1;
3987     else
3988         new_space = SCRATCH_GENERATION;
3989
3990     /* Change to a new space for allocation, resetting the alloc_start_page */
3991     gc_alloc_generation = new_space;
3992     generations[new_space].alloc_start_page = 0;
3993     generations[new_space].alloc_unboxed_start_page = 0;
3994     generations[new_space].alloc_large_start_page = 0;
3995     generations[new_space].alloc_large_unboxed_start_page = 0;
3996
3997     /* Before any pointers are preserved, the dont_move flags on the
3998      * pages need to be cleared. */
3999     for (i = 0; i < last_free_page; i++)
4000         if(page_table[i].gen==from_space)
4001             page_table[i].dont_move = 0;
4002
4003     /* Un-write-protect the old-space pages. This is essential for the
4004      * promoted pages as they may contain pointers into the old-space
4005      * which need to be scavenged. It also helps avoid unnecessary page
4006      * faults as forwarding pointers are written into them. They need to
4007      * be un-protected anyway before unmapping later. */
4008     unprotect_oldspace();
4009
4010     /* Scavenge the stacks' conservative roots. */
4011
4012     /* there are potentially two stacks for each thread: the main
4013      * stack, which may contain Lisp pointers, and the alternate stack.
4014      * We don't ever run Lisp code on the altstack, but it may
4015      * host a sigcontext with lisp objects in it */
4016
4017     /* what we need to do: (1) find the stack pointer for the main
4018      * stack; scavenge it (2) find the interrupt context on the
4019      * alternate stack that might contain lisp values, and scavenge
4020      * that */
4021
4022     /* we assume that none of the preceding applies to the thread that
4023      * initiates GC.  If you ever call GC from inside an altstack
4024      * handler, you will lose. */
4025
4026 #if defined(LISP_FEATURE_X86) || defined(LISP_FEATURE_X86_64)
4027     /* And if we're saving a core, there's no point in being conservative. */
4028     if (conservative_stack) {
4029         for_each_thread(th) {
4030             void **ptr;
4031             void **esp=(void **)-1;
4032 #ifdef LISP_FEATURE_SB_THREAD
4033             long i,free;
4034             if(th==arch_os_get_current_thread()) {
4035                 /* Somebody is going to burn in hell for this, but casting
4036                  * it in two steps shuts gcc up about strict aliasing. */
4037                 esp = (void **)((void *)&raise);
4038             } else {
4039                 void **esp1;
4040                 free=fixnum_value(SymbolValue(FREE_INTERRUPT_CONTEXT_INDEX,th));
4041                 for(i=free-1;i>=0;i--) {
4042                     os_context_t *c=th->interrupt_contexts[i];
4043                     esp1 = (void **) *os_context_register_addr(c,reg_SP);
4044                     if (esp1>=(void **)th->control_stack_start &&
4045                         esp1<(void **)th->control_stack_end) {
4046                         if(esp1<esp) esp=esp1;
4047                         preserve_context_registers(c);
4048                     }
4049                 }
4050             }
4051 #else
4052             esp = (void **)((void *)&raise);
4053 #endif
4054             for (ptr = ((void **)th->control_stack_end)-1; ptr >= esp;  ptr--) {
4055                 preserve_pointer(*ptr);
4056             }
4057         }
4058     }
4059 #else
4060     /* Non-x86oid systems don't have "conservative roots" as such, but
4061      * the same mechanism is used for objects pinned for use by alien
4062      * code. */
4063     for_each_thread(th) {
4064         lispobj pin_list = SymbolTlValue(PINNED_OBJECTS,th);
4065         while (pin_list != NIL) {
4066             struct cons *list_entry =
4067                 (struct cons *)native_pointer(pin_list);
4068             preserve_pointer(list_entry->car);
4069             pin_list = list_entry->cdr;
4070         }
4071     }
4072 #endif
4073
4074 #if QSHOW
4075     if (gencgc_verbose > 1) {
4076         long num_dont_move_pages = count_dont_move_pages();
4077         fprintf(stderr,
4078                 "/non-movable pages due to conservative pointers = %d (%d bytes)\n",
4079                 num_dont_move_pages,
4080                 npage_bytes(num_dont_move_pages));
4081     }
4082 #endif
4083
4084     /* Scavenge all the rest of the roots. */
4085
4086 #if !defined(LISP_FEATURE_X86) && !defined(LISP_FEATURE_X86_64)
4087     /*
4088      * If not x86, we need to scavenge the interrupt context(s) and the
4089      * control stack.
4090      */
4091     {
4092         struct thread *th;
4093         for_each_thread(th) {
4094             scavenge_interrupt_contexts(th);
4095             scavenge_control_stack(th);
4096         }
4097
4098         /* Scrub the unscavenged control stack space, so that we can't run
4099          * into any stale pointers in a later GC (this is done by the
4100          * stop-for-gc handler in the other threads). */
4101         scrub_control_stack();
4102     }
4103 #endif
4104
4105     /* Scavenge the Lisp functions of the interrupt handlers, taking
4106      * care to avoid SIG_DFL and SIG_IGN. */
4107     for (i = 0; i < NSIG; i++) {
4108         union interrupt_handler handler = interrupt_handlers[i];
4109         if (!ARE_SAME_HANDLER(handler.c, SIG_IGN) &&
4110             !ARE_SAME_HANDLER(handler.c, SIG_DFL)) {
4111             scavenge((lispobj *)(interrupt_handlers + i), 1);
4112         }
4113     }
4114     /* Scavenge the binding stacks. */
4115     {
4116         struct thread *th;
4117         for_each_thread(th) {
4118             long len= (lispobj *)get_binding_stack_pointer(th) -
4119                 th->binding_stack_start;
4120             scavenge((lispobj *) th->binding_stack_start,len);
4121 #ifdef LISP_FEATURE_SB_THREAD
4122             /* do the tls as well */
4123             len=(SymbolValue(FREE_TLS_INDEX,0) >> WORD_SHIFT) -
4124                 (sizeof (struct thread))/(sizeof (lispobj));
4125             scavenge((lispobj *) (th+1),len);
4126 #endif
4127         }
4128     }
4129
4130     /* The original CMU CL code had scavenge-read-only-space code
4131      * controlled by the Lisp-level variable
4132      * *SCAVENGE-READ-ONLY-SPACE*. It was disabled by default, and it
4133      * wasn't documented under what circumstances it was useful or
4134      * safe to turn it on, so it's been turned off in SBCL. If you
4135      * want/need this functionality, and can test and document it,
4136      * please submit a patch. */
4137 #if 0
4138     if (SymbolValue(SCAVENGE_READ_ONLY_SPACE) != NIL) {
4139         unsigned long read_only_space_size =
4140             (lispobj*)SymbolValue(READ_ONLY_SPACE_FREE_POINTER) -
4141             (lispobj*)READ_ONLY_SPACE_START;
4142         FSHOW((stderr,
4143                "/scavenge read only space: %d bytes\n",
4144                read_only_space_size * sizeof(lispobj)));
4145         scavenge( (lispobj *) READ_ONLY_SPACE_START, read_only_space_size);
4146     }
4147 #endif
4148
4149     /* Scavenge static space. */
4150     static_space_size =
4151         (lispobj *)SymbolValue(STATIC_SPACE_FREE_POINTER,0) -
4152         (lispobj *)STATIC_SPACE_START;
4153     if (gencgc_verbose > 1) {
4154         FSHOW((stderr,
4155                "/scavenge static space: %d bytes\n",
4156                static_space_size * sizeof(lispobj)));
4157     }
4158     scavenge( (lispobj *) STATIC_SPACE_START, static_space_size);
4159
4160     /* All generations but the generation being GCed need to be
4161      * scavenged. The new_space generation needs special handling as
4162      * objects may be moved in - it is handled separately below. */
4163     scavenge_generations(generation+1, PSEUDO_STATIC_GENERATION);
4164
4165     /* Finally scavenge the new_space generation. Keep going until no
4166      * more objects are moved into the new generation */
4167     scavenge_newspace_generation(new_space);
4168
4169     /* FIXME: I tried reenabling this check when debugging unrelated
4170      * GC weirdness ca. sbcl-0.6.12.45, and it failed immediately.
4171      * Since the current GC code seems to work well, I'm guessing that
4172      * this debugging code is just stale, but I haven't tried to
4173      * figure it out. It should be figured out and then either made to
4174      * work or just deleted. */
4175 #define RESCAN_CHECK 0
4176 #if RESCAN_CHECK
4177     /* As a check re-scavenge the newspace once; no new objects should
4178      * be found. */
4179     {
4180         long old_bytes_allocated = bytes_allocated;
4181         long bytes_allocated;
4182
4183         /* Start with a full scavenge. */
4184         scavenge_newspace_generation_one_scan(new_space);
4185
4186         /* Flush the current regions, updating the tables. */
4187         gc_alloc_update_all_page_tables();
4188
4189         bytes_allocated = bytes_allocated - old_bytes_allocated;
4190
4191         if (bytes_allocated != 0) {
4192             lose("Rescan of new_space allocated %d more bytes.\n",
4193                  bytes_allocated);
4194         }
4195     }
4196 #endif
4197
4198     scan_weak_hash_tables();
4199     scan_weak_pointers();
4200
4201     /* Flush the current regions, updating the tables. */
4202     gc_alloc_update_all_page_tables();
4203
4204     /* Free the pages in oldspace, but not those marked dont_move. */
4205     bytes_freed = free_oldspace();
4206
4207     /* If the GC is not raising the age then lower the generation back
4208      * to its normal generation number */
4209     if (!raise) {
4210         for (i = 0; i < last_free_page; i++)
4211             if ((page_table[i].bytes_used != 0)
4212                 && (page_table[i].gen == SCRATCH_GENERATION))
4213                 page_table[i].gen = generation;
4214         gc_assert(generations[generation].bytes_allocated == 0);
4215         generations[generation].bytes_allocated =
4216             generations[SCRATCH_GENERATION].bytes_allocated;
4217         generations[SCRATCH_GENERATION].bytes_allocated = 0;
4218     }
4219
4220     /* Reset the alloc_start_page for generation. */
4221     generations[generation].alloc_start_page = 0;
4222     generations[generation].alloc_unboxed_start_page = 0;
4223     generations[generation].alloc_large_start_page = 0;
4224     generations[generation].alloc_large_unboxed_start_page = 0;
4225
4226     if (generation >= verify_gens) {
4227         if (gencgc_verbose) {
4228             SHOW("verifying");
4229         }
4230         verify_gc();
4231         verify_dynamic_space();
4232     }
4233
4234     /* Set the new gc trigger for the GCed generation. */
4235     generations[generation].gc_trigger =
4236         generations[generation].bytes_allocated
4237         + generations[generation].bytes_consed_between_gc;
4238
4239     if (raise)
4240         generations[generation].num_gc = 0;
4241     else
4242         ++generations[generation].num_gc;
4243
4244 #ifdef LUTEX_WIDETAG
4245     reap_lutexes(generation);
4246     if (raise)
4247         move_lutexes(generation, generation+1);
4248 #endif
4249 }
4250
4251 /* Update last_free_page, then SymbolValue(ALLOCATION_POINTER). */
4252 long
4253 update_dynamic_space_free_pointer(void)
4254 {
4255     page_index_t last_page = -1, i;
4256
4257     for (i = 0; i < last_free_page; i++)
4258         if (page_allocated_p(i) && (page_table[i].bytes_used != 0))
4259             last_page = i;
4260
4261     last_free_page = last_page+1;
4262
4263     set_alloc_pointer((lispobj)(page_address(last_free_page)));
4264     return 0; /* dummy value: return something ... */
4265 }
4266
4267 static void
4268 remap_page_range (page_index_t from, page_index_t to)
4269 {
4270     /* There's a mysterious Solaris/x86 problem with using mmap
4271      * tricks for memory zeroing. See sbcl-devel thread
4272      * "Re: patch: standalone executable redux".
4273      */
4274 #if defined(LISP_FEATURE_SUNOS)
4275     zero_and_mark_pages(from, to);
4276 #else
4277     const page_index_t
4278             release_granularity = gencgc_release_granularity/GENCGC_CARD_BYTES,
4279                    release_mask = release_granularity-1,
4280                             end = to+1,
4281                    aligned_from = (from+release_mask)&~release_mask,
4282                     aligned_end = (end&~release_mask);
4283
4284     if (aligned_from < aligned_end) {
4285         zero_pages_with_mmap(aligned_from, aligned_end-1);
4286         if (aligned_from != from)
4287             zero_and_mark_pages(from, aligned_from-1);
4288         if (aligned_end != end)
4289             zero_and_mark_pages(aligned_end, end-1);
4290     } else {
4291         zero_and_mark_pages(from, to);
4292     }
4293 #endif
4294 }
4295
4296 static void
4297 remap_free_pages (page_index_t from, page_index_t to, int forcibly)
4298 {
4299     page_index_t first_page, last_page;
4300
4301     if (forcibly)
4302         return remap_page_range(from, to);
4303
4304     for (first_page = from; first_page <= to; first_page++) {
4305         if (page_allocated_p(first_page) ||
4306             (page_table[first_page].need_to_zero == 0))
4307             continue;
4308
4309         last_page = first_page + 1;
4310         while (page_free_p(last_page) &&
4311                (last_page <= to) &&
4312                (page_table[last_page].need_to_zero == 1))
4313             last_page++;
4314
4315         remap_page_range(first_page, last_page-1);
4316
4317         first_page = last_page;
4318     }
4319 }
4320
4321 generation_index_t small_generation_limit = 1;
4322
4323 /* GC all generations newer than last_gen, raising the objects in each
4324  * to the next older generation - we finish when all generations below
4325  * last_gen are empty.  Then if last_gen is due for a GC, or if
4326  * last_gen==NUM_GENERATIONS (the scratch generation?  eh?) we GC that
4327  * too.  The valid range for last_gen is: 0,1,...,NUM_GENERATIONS.
4328  *
4329  * We stop collecting at gencgc_oldest_gen_to_gc, even if this is less than
4330  * last_gen (oh, and note that by default it is NUM_GENERATIONS-1) */
4331 void
4332 collect_garbage(generation_index_t last_gen)
4333 {
4334     generation_index_t gen = 0, i;
4335     int raise;
4336     int gen_to_wp;
4337     /* The largest value of last_free_page seen since the time
4338      * remap_free_pages was called. */
4339     static page_index_t high_water_mark = 0;
4340
4341     FSHOW((stderr, "/entering collect_garbage(%d)\n", last_gen));
4342     log_generation_stats(gc_logfile, "=== GC Start ===");
4343
4344     gc_active_p = 1;
4345
4346     if (last_gen > HIGHEST_NORMAL_GENERATION+1) {
4347         FSHOW((stderr,
4348                "/collect_garbage: last_gen = %d, doing a level 0 GC\n",
4349                last_gen));
4350         last_gen = 0;
4351     }
4352
4353     /* Flush the alloc regions updating the tables. */
4354     gc_alloc_update_all_page_tables();
4355
4356     /* Verify the new objects created by Lisp code. */
4357     if (pre_verify_gen_0) {
4358         FSHOW((stderr, "pre-checking generation 0\n"));
4359         verify_generation(0);
4360     }
4361
4362     if (gencgc_verbose > 1)
4363         print_generation_stats();
4364
4365     do {
4366         /* Collect the generation. */
4367
4368         if (gen >= gencgc_oldest_gen_to_gc) {
4369             /* Never raise the oldest generation. */
4370             raise = 0;
4371         } else {
4372             raise =
4373                 (gen < last_gen)
4374                 || (generations[gen].num_gc >= generations[gen].number_of_gcs_before_promotion);
4375         }
4376
4377         if (gencgc_verbose > 1) {
4378             FSHOW((stderr,
4379                    "starting GC of generation %d with raise=%d alloc=%d trig=%d GCs=%d\n",
4380                    gen,
4381                    raise,
4382                    generations[gen].bytes_allocated,
4383                    generations[gen].gc_trigger,
4384                    generations[gen].num_gc));
4385         }
4386
4387         /* If an older generation is being filled, then update its
4388          * memory age. */
4389         if (raise == 1) {
4390             generations[gen+1].cum_sum_bytes_allocated +=
4391                 generations[gen+1].bytes_allocated;
4392         }
4393
4394         garbage_collect_generation(gen, raise);
4395
4396         /* Reset the memory age cum_sum. */
4397         generations[gen].cum_sum_bytes_allocated = 0;
4398
4399         if (gencgc_verbose > 1) {
4400             FSHOW((stderr, "GC of generation %d finished:\n", gen));
4401             print_generation_stats();
4402         }
4403
4404         gen++;
4405     } while ((gen <= gencgc_oldest_gen_to_gc)
4406              && ((gen < last_gen)
4407                  || ((gen <= gencgc_oldest_gen_to_gc)
4408                      && raise
4409                      && (generations[gen].bytes_allocated
4410                          > generations[gen].gc_trigger)
4411                      && (generation_average_age(gen)
4412                          > generations[gen].minimum_age_before_gc))));
4413
4414     /* Now if gen-1 was raised all generations before gen are empty.
4415      * If it wasn't raised then all generations before gen-1 are empty.
4416      *
4417      * Now objects within this gen's pages cannot point to younger
4418      * generations unless they are written to. This can be exploited
4419      * by write-protecting the pages of gen; then when younger
4420      * generations are GCed only the pages which have been written
4421      * need scanning. */
4422     if (raise)
4423         gen_to_wp = gen;
4424     else
4425         gen_to_wp = gen - 1;
4426
4427     /* There's not much point in WPing pages in generation 0 as it is
4428      * never scavenged (except promoted pages). */
4429     if ((gen_to_wp > 0) && enable_page_protection) {
4430         /* Check that they are all empty. */
4431         for (i = 0; i < gen_to_wp; i++) {
4432             if (generations[i].bytes_allocated)
4433                 lose("trying to write-protect gen. %d when gen. %d nonempty\n",
4434                      gen_to_wp, i);
4435         }
4436         write_protect_generation_pages(gen_to_wp);
4437     }
4438
4439     /* Set gc_alloc() back to generation 0. The current regions should
4440      * be flushed after the above GCs. */
4441     gc_assert((boxed_region.free_pointer - boxed_region.start_addr) == 0);
4442     gc_alloc_generation = 0;
4443
4444     /* Save the high-water mark before updating last_free_page */
4445     if (last_free_page > high_water_mark)
4446         high_water_mark = last_free_page;
4447
4448     update_dynamic_space_free_pointer();
4449
4450     auto_gc_trigger = bytes_allocated + bytes_consed_between_gcs;
4451     if(gencgc_verbose)
4452         fprintf(stderr,"Next gc when %ld bytes have been consed\n",
4453                 auto_gc_trigger);
4454
4455     /* If we did a big GC (arbitrarily defined as gen > 1), release memory
4456      * back to the OS.
4457      */
4458     if (gen > small_generation_limit) {
4459         if (last_free_page > high_water_mark)
4460             high_water_mark = last_free_page;
4461         remap_free_pages(0, high_water_mark, 0);
4462         high_water_mark = 0;
4463     }
4464
4465     gc_active_p = 0;
4466
4467     log_generation_stats(gc_logfile, "=== GC End ===");
4468     SHOW("returning from collect_garbage");
4469 }
4470
4471 /* This is called by Lisp PURIFY when it is finished. All live objects
4472  * will have been moved to the RO and Static heaps. The dynamic space
4473  * will need a full re-initialization. We don't bother having Lisp
4474  * PURIFY flush the current gc_alloc() region, as the page_tables are
4475  * re-initialized, and every page is zeroed to be sure. */
4476 void
4477 gc_free_heap(void)
4478 {
4479     page_index_t page, last_page;
4480
4481     if (gencgc_verbose > 1) {
4482         SHOW("entering gc_free_heap");
4483     }
4484
4485     for (page = 0; page < page_table_pages; page++) {
4486         /* Skip free pages which should already be zero filled. */
4487         if (page_allocated_p(page)) {
4488             void *page_start, *addr;
4489             for (last_page = page;
4490                  (last_page < page_table_pages) && page_allocated_p(last_page);
4491                  last_page++) {
4492                 /* Mark the page free. The other slots are assumed invalid
4493                  * when it is a FREE_PAGE_FLAG and bytes_used is 0 and it
4494                  * should not be write-protected -- except that the
4495                  * generation is used for the current region but it sets
4496                  * that up. */
4497                 page_table[page].allocated = FREE_PAGE_FLAG;
4498                 page_table[page].bytes_used = 0;
4499                 page_table[page].write_protected = 0;
4500             }
4501
4502 #ifndef LISP_FEATURE_WIN32 /* Pages already zeroed on win32? Not sure
4503                             * about this change. */
4504             page_start = (void *)page_address(page);
4505             os_protect(page_start, npage_bytes(last_page-page), OS_VM_PROT_ALL);
4506             remap_free_pages(page, last_page-1, 1);
4507             page = last_page-1;
4508 #endif
4509         } else if (gencgc_zero_check_during_free_heap) {
4510             /* Double-check that the page is zero filled. */
4511             long *page_start;
4512             page_index_t i;
4513             gc_assert(page_free_p(page));
4514             gc_assert(page_table[page].bytes_used == 0);
4515             page_start = (long *)page_address(page);
4516             for (i=0; i<GENCGC_CARD_BYTES/sizeof(long); i++) {
4517                 if (page_start[i] != 0) {
4518                     lose("free region not zero at %x\n", page_start + i);
4519                 }
4520             }
4521         }
4522     }
4523
4524     bytes_allocated = 0;
4525
4526     /* Initialize the generations. */
4527     for (page = 0; page < NUM_GENERATIONS; page++) {
4528         generations[page].alloc_start_page = 0;
4529         generations[page].alloc_unboxed_start_page = 0;
4530         generations[page].alloc_large_start_page = 0;
4531         generations[page].alloc_large_unboxed_start_page = 0;
4532         generations[page].bytes_allocated = 0;
4533         generations[page].gc_trigger = 2000000;
4534         generations[page].num_gc = 0;
4535         generations[page].cum_sum_bytes_allocated = 0;
4536         generations[page].lutexes = NULL;
4537     }
4538
4539     if (gencgc_verbose > 1)
4540         print_generation_stats();
4541
4542     /* Initialize gc_alloc(). */
4543     gc_alloc_generation = 0;
4544
4545     gc_set_region_empty(&boxed_region);
4546     gc_set_region_empty(&unboxed_region);
4547
4548     last_free_page = 0;
4549     set_alloc_pointer((lispobj)((char *)heap_base));
4550
4551     if (verify_after_free_heap) {
4552         /* Check whether purify has left any bad pointers. */
4553         FSHOW((stderr, "checking after free_heap\n"));
4554         verify_gc();
4555     }
4556 }
4557 \f
4558 void
4559 gc_init(void)
4560 {
4561     page_index_t i;
4562
4563     /* Compute the number of pages needed for the dynamic space.
4564      * Dynamic space size should be aligned on page size. */
4565     page_table_pages = dynamic_space_size/GENCGC_CARD_BYTES;
4566     gc_assert(dynamic_space_size == npage_bytes(page_table_pages));
4567
4568     /* The page_table must be allocated using "calloc" to initialize
4569      * the page structures correctly. There used to be a separate
4570      * initialization loop (now commented out; see below) but that was
4571      * unnecessary and did hurt startup time. */
4572     page_table = calloc(page_table_pages, sizeof(struct page));
4573     gc_assert(page_table);
4574
4575     gc_init_tables();
4576     scavtab[WEAK_POINTER_WIDETAG] = scav_weak_pointer;
4577     transother[SIMPLE_ARRAY_WIDETAG] = trans_boxed_large;
4578
4579 #ifdef LUTEX_WIDETAG
4580     scavtab[LUTEX_WIDETAG] = scav_lutex;
4581     transother[LUTEX_WIDETAG] = trans_lutex;
4582     sizetab[LUTEX_WIDETAG] = size_lutex;
4583 #endif
4584
4585     heap_base = (void*)DYNAMIC_SPACE_START;
4586
4587     /* The page structures are initialized implicitly when page_table
4588      * is allocated with "calloc" above. Formerly we had the following
4589      * explicit initialization here (comments converted to C99 style
4590      * for readability as C's block comments don't nest):
4591      *
4592      * // Initialize each page structure.
4593      * for (i = 0; i < page_table_pages; i++) {
4594      *     // Initialize all pages as free.
4595      *     page_table[i].allocated = FREE_PAGE_FLAG;
4596      *     page_table[i].bytes_used = 0;
4597      *
4598      *     // Pages are not write-protected at startup.
4599      *     page_table[i].write_protected = 0;
4600      * }
4601      *
4602      * Without this loop the image starts up much faster when dynamic
4603      * space is large -- which it is on 64-bit platforms already by
4604      * default -- and when "calloc" for large arrays is implemented
4605      * using copy-on-write of a page of zeroes -- which it is at least
4606      * on Linux. In this case the pages that page_table_pages is stored
4607      * in are mapped and cleared not before the corresponding part of
4608      * dynamic space is used. For example, this saves clearing 16 MB of
4609      * memory at startup if the page size is 4 KB and the size of
4610      * dynamic space is 4 GB.
4611      * FREE_PAGE_FLAG must be 0 for this to work correctly which is
4612      * asserted below: */
4613     {
4614       /* Compile time assertion: If triggered, declares an array
4615        * of dimension -1 forcing a syntax error. The intent of the
4616        * assignment is to avoid an "unused variable" warning. */
4617       char assert_free_page_flag_0[(FREE_PAGE_FLAG) ? -1 : 1];
4618       assert_free_page_flag_0[0] = assert_free_page_flag_0[0];
4619     }
4620
4621     bytes_allocated = 0;
4622
4623     /* Initialize the generations.
4624      *
4625      * FIXME: very similar to code in gc_free_heap(), should be shared */
4626     for (i = 0; i < NUM_GENERATIONS; i++) {
4627         generations[i].alloc_start_page = 0;
4628         generations[i].alloc_unboxed_start_page = 0;
4629         generations[i].alloc_large_start_page = 0;
4630         generations[i].alloc_large_unboxed_start_page = 0;
4631         generations[i].bytes_allocated = 0;
4632         generations[i].gc_trigger = 2000000;
4633         generations[i].num_gc = 0;
4634         generations[i].cum_sum_bytes_allocated = 0;
4635         /* the tune-able parameters */
4636         generations[i].bytes_consed_between_gc = 2000000;
4637         generations[i].number_of_gcs_before_promotion = 1;
4638         generations[i].minimum_age_before_gc = 0.75;
4639         generations[i].lutexes = NULL;
4640     }
4641
4642     /* Initialize gc_alloc. */
4643     gc_alloc_generation = 0;
4644     gc_set_region_empty(&boxed_region);
4645     gc_set_region_empty(&unboxed_region);
4646
4647     last_free_page = 0;
4648 }
4649
4650 /*  Pick up the dynamic space from after a core load.
4651  *
4652  *  The ALLOCATION_POINTER points to the end of the dynamic space.
4653  */
4654
4655 static void
4656 gencgc_pickup_dynamic(void)
4657 {
4658     page_index_t page = 0;
4659     void *alloc_ptr = (void *)get_alloc_pointer();
4660     lispobj *prev=(lispobj *)page_address(page);
4661     generation_index_t gen = PSEUDO_STATIC_GENERATION;
4662     do {
4663         lispobj *first,*ptr= (lispobj *)page_address(page);
4664
4665         if (!gencgc_partial_pickup || page_allocated_p(page)) {
4666           /* It is possible, though rare, for the saved page table
4667            * to contain free pages below alloc_ptr. */
4668           page_table[page].gen = gen;
4669           page_table[page].bytes_used = GENCGC_CARD_BYTES;
4670           page_table[page].large_object = 0;
4671           page_table[page].write_protected = 0;
4672           page_table[page].write_protected_cleared = 0;
4673           page_table[page].dont_move = 0;
4674           page_table[page].need_to_zero = 1;
4675         }
4676
4677         if (!gencgc_partial_pickup) {
4678             page_table[page].allocated = BOXED_PAGE_FLAG;
4679             first=gc_search_space(prev,(ptr+2)-prev,ptr);
4680             if(ptr == first)
4681                 prev=ptr;
4682             page_table[page].region_start_offset =
4683                 page_address(page) - (void *)prev;
4684         }
4685         page++;
4686     } while (page_address(page) < alloc_ptr);
4687
4688 #ifdef LUTEX_WIDETAG
4689     /* Lutexes have been registered in generation 0 by coreparse, and
4690      * need to be moved to the right one manually.
4691      */
4692     move_lutexes(0, PSEUDO_STATIC_GENERATION);
4693 #endif
4694
4695     last_free_page = page;
4696
4697     generations[gen].bytes_allocated = npage_bytes(page);
4698     bytes_allocated = npage_bytes(page);
4699
4700     gc_alloc_update_all_page_tables();
4701     write_protect_generation_pages(gen);
4702 }
4703
4704 void
4705 gc_initialize_pointers(void)
4706 {
4707     gencgc_pickup_dynamic();
4708 }
4709 \f
4710
4711 /* alloc(..) is the external interface for memory allocation. It
4712  * allocates to generation 0. It is not called from within the garbage
4713  * collector as it is only external uses that need the check for heap
4714  * size (GC trigger) and to disable the interrupts (interrupts are
4715  * always disabled during a GC).
4716  *
4717  * The vops that call alloc(..) assume that the returned space is zero-filled.
4718  * (E.g. the most significant word of a 2-word bignum in MOVE-FROM-UNSIGNED.)
4719  *
4720  * The check for a GC trigger is only performed when the current
4721  * region is full, so in most cases it's not needed. */
4722
4723 static inline lispobj *
4724 general_alloc_internal(long nbytes, int page_type_flag, struct alloc_region *region,
4725                        struct thread *thread)
4726 {
4727 #ifndef LISP_FEATURE_WIN32
4728     lispobj alloc_signal;
4729 #endif
4730     void *new_obj;
4731     void *new_free_pointer;
4732
4733     gc_assert(nbytes>0);
4734
4735     /* Check for alignment allocation problems. */
4736     gc_assert((((unsigned long)region->free_pointer & LOWTAG_MASK) == 0)
4737               && ((nbytes & LOWTAG_MASK) == 0));
4738
4739     /* Must be inside a PA section. */
4740     gc_assert(get_pseudo_atomic_atomic(thread));
4741
4742     /* maybe we can do this quickly ... */
4743     new_free_pointer = region->free_pointer + nbytes;
4744     if (new_free_pointer <= region->end_addr) {
4745         new_obj = (void*)(region->free_pointer);
4746         region->free_pointer = new_free_pointer;
4747         return(new_obj);        /* yup */
4748     }
4749
4750     /* we have to go the long way around, it seems. Check whether we
4751      * should GC in the near future
4752      */
4753     if (auto_gc_trigger && bytes_allocated > auto_gc_trigger) {
4754         /* Don't flood the system with interrupts if the need to gc is
4755          * already noted. This can happen for example when SUB-GC
4756          * allocates or after a gc triggered in a WITHOUT-GCING. */
4757         if (SymbolValue(GC_PENDING,thread) == NIL) {
4758             /* set things up so that GC happens when we finish the PA
4759              * section */
4760             SetSymbolValue(GC_PENDING,T,thread);
4761             if (SymbolValue(GC_INHIBIT,thread) == NIL) {
4762                 set_pseudo_atomic_interrupted(thread);
4763 #ifdef LISP_FEATURE_PPC
4764                 /* PPC calls alloc() from a trap or from pa_alloc(),
4765                  * look up the most context if it's from a trap. */
4766                 {
4767                     os_context_t *context =
4768                         thread->interrupt_data->allocation_trap_context;
4769                     maybe_save_gc_mask_and_block_deferrables
4770                         (context ? os_context_sigmask_addr(context) : NULL);
4771                 }
4772 #else
4773                 maybe_save_gc_mask_and_block_deferrables(NULL);
4774 #endif
4775             }
4776         }
4777     }
4778     new_obj = gc_alloc_with_region(nbytes, page_type_flag, region, 0);
4779
4780 #ifndef LISP_FEATURE_WIN32
4781     alloc_signal = SymbolValue(ALLOC_SIGNAL,thread);
4782     if ((alloc_signal & FIXNUM_TAG_MASK) == 0) {
4783         if ((signed long) alloc_signal <= 0) {
4784             SetSymbolValue(ALLOC_SIGNAL, T, thread);
4785             raise(SIGPROF);
4786         } else {
4787             SetSymbolValue(ALLOC_SIGNAL,
4788                            alloc_signal - (1 << N_FIXNUM_TAG_BITS),
4789                            thread);
4790         }
4791     }
4792 #endif
4793
4794     return (new_obj);
4795 }
4796
4797 lispobj *
4798 general_alloc(long nbytes, int page_type_flag)
4799 {
4800     struct thread *thread = arch_os_get_current_thread();
4801     /* Select correct region, and call general_alloc_internal with it.
4802      * For other then boxed allocation we must lock first, since the
4803      * region is shared. */
4804     if (BOXED_PAGE_FLAG & page_type_flag) {
4805 #ifdef LISP_FEATURE_SB_THREAD
4806         struct alloc_region *region = (thread ? &(thread->alloc_region) : &boxed_region);
4807 #else
4808         struct alloc_region *region = &boxed_region;
4809 #endif
4810         return general_alloc_internal(nbytes, page_type_flag, region, thread);
4811     } else if (UNBOXED_PAGE_FLAG == page_type_flag) {
4812         lispobj * obj;
4813         gc_assert(0 == thread_mutex_lock(&allocation_lock));
4814         obj = general_alloc_internal(nbytes, page_type_flag, &unboxed_region, thread);
4815         gc_assert(0 == thread_mutex_unlock(&allocation_lock));
4816         return obj;
4817     } else {
4818         lose("bad page type flag: %d", page_type_flag);
4819     }
4820 }
4821
4822 lispobj *
4823 alloc(long nbytes)
4824 {
4825     gc_assert(get_pseudo_atomic_atomic(arch_os_get_current_thread()));
4826     return general_alloc(nbytes, BOXED_PAGE_FLAG);
4827 }
4828 \f
4829 /*
4830  * shared support for the OS-dependent signal handlers which
4831  * catch GENCGC-related write-protect violations
4832  */
4833 void unhandled_sigmemoryfault(void* addr);
4834
4835 /* Depending on which OS we're running under, different signals might
4836  * be raised for a violation of write protection in the heap. This
4837  * function factors out the common generational GC magic which needs
4838  * to invoked in this case, and should be called from whatever signal
4839  * handler is appropriate for the OS we're running under.
4840  *
4841  * Return true if this signal is a normal generational GC thing that
4842  * we were able to handle, or false if it was abnormal and control
4843  * should fall through to the general SIGSEGV/SIGBUS/whatever logic. */
4844
4845 int
4846 gencgc_handle_wp_violation(void* fault_addr)
4847 {
4848     page_index_t page_index = find_page_index(fault_addr);
4849
4850 #if QSHOW_SIGNALS
4851     FSHOW((stderr, "heap WP violation? fault_addr=%x, page_index=%d\n",
4852            fault_addr, page_index));
4853 #endif
4854
4855     /* Check whether the fault is within the dynamic space. */
4856     if (page_index == (-1)) {
4857
4858         /* It can be helpful to be able to put a breakpoint on this
4859          * case to help diagnose low-level problems. */
4860         unhandled_sigmemoryfault(fault_addr);
4861
4862         /* not within the dynamic space -- not our responsibility */
4863         return 0;
4864
4865     } else {
4866         int ret;
4867         ret = thread_mutex_lock(&free_pages_lock);
4868         gc_assert(ret == 0);
4869         if (page_table[page_index].write_protected) {
4870             /* Unprotect the page. */
4871             os_protect(page_address(page_index), GENCGC_CARD_BYTES, OS_VM_PROT_ALL);
4872             page_table[page_index].write_protected_cleared = 1;
4873             page_table[page_index].write_protected = 0;
4874         } else {
4875             /* The only acceptable reason for this signal on a heap
4876              * access is that GENCGC write-protected the page.
4877              * However, if two CPUs hit a wp page near-simultaneously,
4878              * we had better not have the second one lose here if it
4879              * does this test after the first one has already set wp=0
4880              */
4881             if(page_table[page_index].write_protected_cleared != 1)
4882                 lose("fault in heap page %d not marked as write-protected\nboxed_region.first_page: %d, boxed_region.last_page %d\n",
4883                      page_index, boxed_region.first_page,
4884                      boxed_region.last_page);
4885         }
4886         ret = thread_mutex_unlock(&free_pages_lock);
4887         gc_assert(ret == 0);
4888         /* Don't worry, we can handle it. */
4889         return 1;
4890     }
4891 }
4892 /* This is to be called when we catch a SIGSEGV/SIGBUS, determine that
4893  * it's not just a case of the program hitting the write barrier, and
4894  * are about to let Lisp deal with it. It's basically just a
4895  * convenient place to set a gdb breakpoint. */
4896 void
4897 unhandled_sigmemoryfault(void *addr)
4898 {}
4899
4900 void gc_alloc_update_all_page_tables(void)
4901 {
4902     /* Flush the alloc regions updating the tables. */
4903     struct thread *th;
4904     for_each_thread(th)
4905         gc_alloc_update_page_tables(BOXED_PAGE_FLAG, &th->alloc_region);
4906     gc_alloc_update_page_tables(UNBOXED_PAGE_FLAG, &unboxed_region);
4907     gc_alloc_update_page_tables(BOXED_PAGE_FLAG, &boxed_region);
4908 }
4909
4910 void
4911 gc_set_region_empty(struct alloc_region *region)
4912 {
4913     region->first_page = 0;
4914     region->last_page = -1;
4915     region->start_addr = page_address(0);
4916     region->free_pointer = page_address(0);
4917     region->end_addr = page_address(0);
4918 }
4919
4920 static void
4921 zero_all_free_pages()
4922 {
4923     page_index_t i;
4924
4925     for (i = 0; i < last_free_page; i++) {
4926         if (page_free_p(i)) {
4927 #ifdef READ_PROTECT_FREE_PAGES
4928             os_protect(page_address(i),
4929                        GENCGC_CARD_BYTES,
4930                        OS_VM_PROT_ALL);
4931 #endif
4932             zero_pages(i, i);
4933         }
4934     }
4935 }
4936
4937 /* Things to do before doing a final GC before saving a core (without
4938  * purify).
4939  *
4940  * + Pages in large_object pages aren't moved by the GC, so we need to
4941  *   unset that flag from all pages.
4942  * + The pseudo-static generation isn't normally collected, but it seems
4943  *   reasonable to collect it at least when saving a core. So move the
4944  *   pages to a normal generation.
4945  */
4946 static void
4947 prepare_for_final_gc ()
4948 {
4949     page_index_t i;
4950     for (i = 0; i < last_free_page; i++) {
4951         page_table[i].large_object = 0;
4952         if (page_table[i].gen == PSEUDO_STATIC_GENERATION) {
4953             int used = page_table[i].bytes_used;
4954             page_table[i].gen = HIGHEST_NORMAL_GENERATION;
4955             generations[PSEUDO_STATIC_GENERATION].bytes_allocated -= used;
4956             generations[HIGHEST_NORMAL_GENERATION].bytes_allocated += used;
4957         }
4958     }
4959 }
4960
4961
4962 /* Do a non-conservative GC, and then save a core with the initial
4963  * function being set to the value of the static symbol
4964  * SB!VM:RESTART-LISP-FUNCTION */
4965 void
4966 gc_and_save(char *filename, boolean prepend_runtime,
4967             boolean save_runtime_options,
4968             boolean compressed, int compression_level)
4969 {
4970     FILE *file;
4971     void *runtime_bytes = NULL;
4972     size_t runtime_size;
4973
4974     file = prepare_to_save(filename, prepend_runtime, &runtime_bytes,
4975                            &runtime_size);
4976     if (file == NULL)
4977        return;
4978
4979     conservative_stack = 0;
4980
4981     /* The filename might come from Lisp, and be moved by the now
4982      * non-conservative GC. */
4983     filename = strdup(filename);
4984
4985     /* Collect twice: once into relatively high memory, and then back
4986      * into low memory. This compacts the retained data into the lower
4987      * pages, minimizing the size of the core file.
4988      */
4989     prepare_for_final_gc();
4990     gencgc_alloc_start_page = last_free_page;
4991     collect_garbage(HIGHEST_NORMAL_GENERATION+1);
4992
4993     prepare_for_final_gc();
4994     gencgc_alloc_start_page = -1;
4995     collect_garbage(HIGHEST_NORMAL_GENERATION+1);
4996
4997     if (prepend_runtime)
4998         save_runtime_to_filehandle(file, runtime_bytes, runtime_size);
4999
5000     /* The dumper doesn't know that pages need to be zeroed before use. */
5001     zero_all_free_pages();
5002     save_to_filehandle(file, filename, SymbolValue(RESTART_LISP_FUNCTION,0),
5003                        prepend_runtime, save_runtime_options,
5004                        compressed ? compression_level : COMPRESSION_LEVEL_NONE);
5005     /* Oops. Save still managed to fail. Since we've mangled the stack
5006      * beyond hope, there's not much we can do.
5007      * (beyond FUNCALLing RESTART_LISP_FUNCTION, but I suspect that's
5008      * going to be rather unsatisfactory too... */
5009     lose("Attempt to save core after non-conservative GC failed.\n");
5010 }