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