1.0.6.51: clean up compiler warnings in the runtime
[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 "fixnump.h"
42 #include "gc.h"
43 #include "gc-internal.h"
44 #include "thread.h"
45 #include "genesis/vector.h"
46 #include "genesis/weak-pointer.h"
47 #include "genesis/fdefn.h"
48 #include "genesis/simple-fun.h"
49 #include "save.h"
50 #include "genesis/hash-table.h"
51 #include "genesis/instance.h"
52 #include "genesis/layout.h"
53 #include "gencgc.h"
54 #if defined(LUTEX_WIDETAG)
55 #include "pthread-lutex.h"
56 #endif
57
58 /* forward declarations */
59 page_index_t  gc_find_freeish_pages(long *restart_page_ptr, long nbytes,
60                                     int unboxed);
61
62 \f
63 /*
64  * GC parameters
65  */
66
67 /* Generations 0-5 are normal collected generations, 6 is only used as
68  * scratch space by the collector, and should never get collected.
69  */
70 enum {
71     HIGHEST_NORMAL_GENERATION = 5,
72     PSEUDO_STATIC_GENERATION,
73     SCRATCH_GENERATION,
74     NUM_GENERATIONS
75 };
76
77 /* Should we use page protection to help avoid the scavenging of pages
78  * that don't have pointers to younger generations? */
79 boolean enable_page_protection = 1;
80
81 /* the minimum size (in bytes) for a large object*/
82 unsigned long large_object_size = 4 * PAGE_BYTES;
83
84 \f
85 /*
86  * debugging
87  */
88
89 /* the verbosity level. All non-error messages are disabled at level 0;
90  * and only a few rare messages are printed at level 1. */
91 #ifdef QSHOW
92 boolean gencgc_verbose = 1;
93 #else
94 boolean gencgc_verbose = 0;
95 #endif
96
97 /* FIXME: At some point enable the various error-checking things below
98  * and see what they say. */
99
100 /* We hunt for pointers to old-space, when GCing generations >= verify_gen.
101  * Set verify_gens to HIGHEST_NORMAL_GENERATION + 1 to disable this kind of
102  * check. */
103 generation_index_t verify_gens = HIGHEST_NORMAL_GENERATION + 1;
104
105 /* Should we do a pre-scan verify of generation 0 before it's GCed? */
106 boolean pre_verify_gen_0 = 0;
107
108 /* Should we check for bad pointers after gc_free_heap is called
109  * from Lisp PURIFY? */
110 boolean verify_after_free_heap = 0;
111
112 /* Should we print a note when code objects are found in the dynamic space
113  * during a heap verify? */
114 boolean verify_dynamic_code_check = 0;
115
116 /* Should we check code objects for fixup errors after they are transported? */
117 boolean check_code_fixups = 0;
118
119 /* Should we check that newly allocated regions are zero filled? */
120 boolean gencgc_zero_check = 0;
121
122 /* Should we check that the free space is zero filled? */
123 boolean gencgc_enable_verify_zero_fill = 0;
124
125 /* Should we check that free pages are zero filled during gc_free_heap
126  * called after Lisp PURIFY? */
127 boolean gencgc_zero_check_during_free_heap = 0;
128
129 /* When loading a core, don't do a full scan of the memory for the
130  * memory region boundaries. (Set to true by coreparse.c if the core
131  * contained a pagetable entry).
132  */
133 boolean gencgc_partial_pickup = 0;
134
135 /* If defined, free pages are read-protected to ensure that nothing
136  * accesses them.
137  */
138
139 /* #define READ_PROTECT_FREE_PAGES */
140
141 \f
142 /*
143  * GC structures and variables
144  */
145
146 /* the total bytes allocated. These are seen by Lisp DYNAMIC-USAGE. */
147 unsigned long bytes_allocated = 0;
148 unsigned long auto_gc_trigger = 0;
149
150 /* the source and destination generations. These are set before a GC starts
151  * scavenging. */
152 generation_index_t from_space;
153 generation_index_t new_space;
154
155 /* Set to 1 when in GC */
156 boolean gc_active_p = 0;
157
158 /* should the GC be conservative on stack. If false (only right before
159  * saving a core), don't scan the stack / mark pages dont_move. */
160 static boolean conservative_stack = 1;
161
162 /* An array of page structures is allocated on gc initialization.
163  * This helps quickly map between an address its page structure.
164  * page_table_pages is set from the size of the dynamic space. */
165 unsigned page_table_pages;
166 struct page *page_table;
167
168 /* To map addresses to page structures the address of the first page
169  * is needed. */
170 static void *heap_base = NULL;
171
172 /* Calculate the start address for the given page number. */
173 inline void *
174 page_address(page_index_t page_num)
175 {
176     return (heap_base + (page_num * PAGE_BYTES));
177 }
178
179 /* Find the page index within the page_table for the given
180  * address. Return -1 on failure. */
181 inline page_index_t
182 find_page_index(void *addr)
183 {
184     page_index_t index = addr-heap_base;
185
186     if (index >= 0) {
187         index = ((unsigned long)index)/PAGE_BYTES;
188         if (index < page_table_pages)
189             return (index);
190     }
191
192     return (-1);
193 }
194
195 /* a structure to hold the state of a generation */
196 struct generation {
197
198     /* the first page that gc_alloc() checks on its next call */
199     page_index_t alloc_start_page;
200
201     /* the first page that gc_alloc_unboxed() checks on its next call */
202     page_index_t alloc_unboxed_start_page;
203
204     /* the first page that gc_alloc_large (boxed) considers on its next
205      * call. (Although it always allocates after the boxed_region.) */
206     page_index_t alloc_large_start_page;
207
208     /* the first page that gc_alloc_large (unboxed) considers on its
209      * next call. (Although it always allocates after the
210      * current_unboxed_region.) */
211     page_index_t alloc_large_unboxed_start_page;
212
213     /* the bytes allocated to this generation */
214     long bytes_allocated;
215
216     /* the number of bytes at which to trigger a GC */
217     long gc_trigger;
218
219     /* to calculate a new level for gc_trigger */
220     long bytes_consed_between_gc;
221
222     /* the number of GCs since the last raise */
223     int num_gc;
224
225     /* the average age after which a GC will raise objects to the
226      * next generation */
227     int trigger_age;
228
229     /* the cumulative sum of the bytes allocated to this generation. It is
230      * cleared after a GC on this generations, and update before new
231      * objects are added from a GC of a younger generation. Dividing by
232      * the bytes_allocated will give the average age of the memory in
233      * this generation since its last GC. */
234     long cum_sum_bytes_allocated;
235
236     /* a minimum average memory age before a GC will occur helps
237      * prevent a GC when a large number of new live objects have been
238      * added, in which case a GC could be a waste of time */
239     double min_av_mem_age;
240
241     /* A linked list of lutex structures in this generation, used for
242      * implementing lutex finalization. */
243 #ifdef LUTEX_WIDETAG
244     struct lutex *lutexes;
245 #else
246     void *lutexes;
247 #endif
248 };
249
250 /* an array of generation structures. There needs to be one more
251  * generation structure than actual generations as the oldest
252  * generation is temporarily raised then lowered. */
253 struct generation generations[NUM_GENERATIONS];
254
255 /* the oldest generation that is will currently be GCed by default.
256  * Valid values are: 0, 1, ... HIGHEST_NORMAL_GENERATION
257  *
258  * The default of HIGHEST_NORMAL_GENERATION enables GC on all generations.
259  *
260  * Setting this to 0 effectively disables the generational nature of
261  * the GC. In some applications generational GC may not be useful
262  * because there are no long-lived objects.
263  *
264  * An intermediate value could be handy after moving long-lived data
265  * into an older generation so an unnecessary GC of this long-lived
266  * data can be avoided. */
267 generation_index_t gencgc_oldest_gen_to_gc = HIGHEST_NORMAL_GENERATION;
268
269 /* The maximum free page in the heap is maintained and used to update
270  * ALLOCATION_POINTER which is used by the room function to limit its
271  * search of the heap. XX Gencgc obviously needs to be better
272  * integrated with the Lisp code. */
273 page_index_t last_free_page;
274 \f
275 /* This lock is to prevent multiple threads from simultaneously
276  * allocating new regions which overlap each other.  Note that the
277  * majority of GC is single-threaded, but alloc() may be called from
278  * >1 thread at a time and must be thread-safe.  This lock must be
279  * seized before all accesses to generations[] or to parts of
280  * page_table[] that other threads may want to see */
281
282 #ifdef LISP_FEATURE_SB_THREAD
283 static pthread_mutex_t free_pages_lock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
284 #endif
285
286 \f
287 /*
288  * miscellaneous heap functions
289  */
290
291 /* Count the number of pages which are write-protected within the
292  * given generation. */
293 static long
294 count_write_protect_generation_pages(generation_index_t generation)
295 {
296     page_index_t i;
297     long count = 0;
298
299     for (i = 0; i < last_free_page; i++)
300         if ((page_table[i].allocated != FREE_PAGE_FLAG)
301             && (page_table[i].gen == generation)
302             && (page_table[i].write_protected == 1))
303             count++;
304     return count;
305 }
306
307 /* Count the number of pages within the given generation. */
308 static long
309 count_generation_pages(generation_index_t generation)
310 {
311     page_index_t i;
312     long count = 0;
313
314     for (i = 0; i < last_free_page; i++)
315         if ((page_table[i].allocated != FREE_PAGE_FLAG)
316             && (page_table[i].gen == generation))
317             count++;
318     return count;
319 }
320
321 #ifdef QSHOW
322 static long
323 count_dont_move_pages(void)
324 {
325     page_index_t i;
326     long count = 0;
327     for (i = 0; i < last_free_page; i++) {
328         if ((page_table[i].allocated != FREE_PAGE_FLAG)
329             && (page_table[i].dont_move != 0)) {
330             ++count;
331         }
332     }
333     return count;
334 }
335 #endif /* QSHOW */
336
337 /* Work through the pages and add up the number of bytes used for the
338  * given generation. */
339 static long
340 count_generation_bytes_allocated (generation_index_t gen)
341 {
342     page_index_t i;
343     long result = 0;
344     for (i = 0; i < last_free_page; i++) {
345         if ((page_table[i].allocated != FREE_PAGE_FLAG)
346             && (page_table[i].gen == gen))
347             result += page_table[i].bytes_used;
348     }
349     return result;
350 }
351
352 /* Return the average age of the memory in a generation. */
353 static double
354 gen_av_mem_age(generation_index_t gen)
355 {
356     if (generations[gen].bytes_allocated == 0)
357         return 0.0;
358
359     return
360         ((double)generations[gen].cum_sum_bytes_allocated)
361         / ((double)generations[gen].bytes_allocated);
362 }
363
364 /* The verbose argument controls how much to print: 0 for normal
365  * level of detail; 1 for debugging. */
366 static void
367 print_generation_stats(int verbose) /* FIXME: should take FILE argument */
368 {
369     generation_index_t i, gens;
370
371 #if defined(LISP_FEATURE_X86) || defined(LISP_FEATURE_X86_64)
372 #define FPU_STATE_SIZE 27
373     int fpu_state[FPU_STATE_SIZE];
374 #elif defined(LISP_FEATURE_PPC)
375 #define FPU_STATE_SIZE 32
376     long long fpu_state[FPU_STATE_SIZE];
377 #endif
378
379     /* This code uses the FP instructions which may be set up for Lisp
380      * so they need to be saved and reset for C. */
381     fpu_save(fpu_state);
382
383     /* highest generation to print */
384     if (verbose)
385         gens = SCRATCH_GENERATION;
386     else
387         gens = PSEUDO_STATIC_GENERATION;
388
389     /* Print the heap stats. */
390     fprintf(stderr,
391             " Gen StaPg UbSta LaSta LUbSt Boxed Unboxed LB   LUB  !move  Alloc  Waste   Trig    WP  GCs Mem-age\n");
392
393     for (i = 0; i < gens; i++) {
394         page_index_t j;
395         long boxed_cnt = 0;
396         long unboxed_cnt = 0;
397         long large_boxed_cnt = 0;
398         long large_unboxed_cnt = 0;
399         long pinned_cnt=0;
400
401         for (j = 0; j < last_free_page; j++)
402             if (page_table[j].gen == i) {
403
404                 /* Count the number of boxed pages within the given
405                  * generation. */
406                 if (page_table[j].allocated & BOXED_PAGE_FLAG) {
407                     if (page_table[j].large_object)
408                         large_boxed_cnt++;
409                     else
410                         boxed_cnt++;
411                 }
412                 if(page_table[j].dont_move) pinned_cnt++;
413                 /* Count the number of unboxed pages within the given
414                  * generation. */
415                 if (page_table[j].allocated & UNBOXED_PAGE_FLAG) {
416                     if (page_table[j].large_object)
417                         large_unboxed_cnt++;
418                     else
419                         unboxed_cnt++;
420                 }
421             }
422
423         gc_assert(generations[i].bytes_allocated
424                   == count_generation_bytes_allocated(i));
425         fprintf(stderr,
426                 "   %1d: %5ld %5ld %5ld %5ld %5ld %5ld %5ld %5ld %5ld %8ld %5ld %8ld %4ld %3d %7.4f\n",
427                 i,
428                 generations[i].alloc_start_page,
429                 generations[i].alloc_unboxed_start_page,
430                 generations[i].alloc_large_start_page,
431                 generations[i].alloc_large_unboxed_start_page,
432                 boxed_cnt,
433                 unboxed_cnt,
434                 large_boxed_cnt,
435                 large_unboxed_cnt,
436                 pinned_cnt,
437                 generations[i].bytes_allocated,
438                 (count_generation_pages(i)*PAGE_BYTES - generations[i].bytes_allocated),
439                 generations[i].gc_trigger,
440                 count_write_protect_generation_pages(i),
441                 generations[i].num_gc,
442                 gen_av_mem_age(i));
443     }
444     fprintf(stderr,"   Total bytes allocated=%ld\n", bytes_allocated);
445
446     fpu_restore(fpu_state);
447 }
448 \f
449
450 #if defined(LISP_FEATURE_X86) || defined(LISP_FEATURE_X86_64)
451 void fast_bzero(void*, size_t); /* in <arch>-assem.S */
452 #endif
453
454 /* Zero the pages from START to END (inclusive), but use mmap/munmap instead
455  * if zeroing it ourselves, i.e. in practice give the memory back to the
456  * OS. Generally done after a large GC.
457  */
458 void zero_pages_with_mmap(page_index_t start, page_index_t end) {
459     int i;
460     void *addr = (void *) page_address(start), *new_addr;
461     size_t length = PAGE_BYTES*(1+end-start);
462
463     if (start > end)
464       return;
465
466     os_invalidate(addr, length);
467     new_addr = os_validate(addr, length);
468     if (new_addr == NULL || new_addr != addr) {
469         lose("remap_free_pages: page moved, 0x%08x ==> 0x%08x", start, new_addr);
470     }
471
472     for (i = start; i <= end; i++) {
473         page_table[i].need_to_zero = 0;
474     }
475 }
476
477 /* Zero the pages from START to END (inclusive). Generally done just after
478  * a new region has been allocated.
479  */
480 static void
481 zero_pages(page_index_t start, page_index_t end) {
482     if (start > end)
483       return;
484
485 #if defined(LISP_FEATURE_X86) || defined(LISP_FEATURE_X86_64)
486     fast_bzero(page_address(start), PAGE_BYTES*(1+end-start));
487 #else
488     bzero(page_address(start), PAGE_BYTES*(1+end-start));
489 #endif
490
491 }
492
493 /* Zero the pages from START to END (inclusive), except for those
494  * pages that are known to already zeroed. Mark all pages in the
495  * ranges as non-zeroed.
496  */
497 static void
498 zero_dirty_pages(page_index_t start, page_index_t end) {
499     page_index_t i;
500
501     for (i = start; i <= end; i++) {
502         if (page_table[i].need_to_zero == 1) {
503             zero_pages(start, end);
504             break;
505         }
506     }
507
508     for (i = start; i <= end; i++) {
509         page_table[i].need_to_zero = 1;
510     }
511 }
512
513
514 /*
515  * To support quick and inline allocation, regions of memory can be
516  * allocated and then allocated from with just a free pointer and a
517  * check against an end address.
518  *
519  * Since objects can be allocated to spaces with different properties
520  * e.g. boxed/unboxed, generation, ages; there may need to be many
521  * allocation regions.
522  *
523  * Each allocation region may start within a partly used page. Many
524  * features of memory use are noted on a page wise basis, e.g. the
525  * generation; so if a region starts within an existing allocated page
526  * it must be consistent with this page.
527  *
528  * During the scavenging of the newspace, objects will be transported
529  * into an allocation region, and pointers updated to point to this
530  * allocation region. It is possible that these pointers will be
531  * scavenged again before the allocation region is closed, e.g. due to
532  * trans_list which jumps all over the place to cleanup the list. It
533  * is important to be able to determine properties of all objects
534  * pointed to when scavenging, e.g to detect pointers to the oldspace.
535  * Thus it's important that the allocation regions have the correct
536  * properties set when allocated, and not just set when closed. The
537  * region allocation routines return regions with the specified
538  * properties, and grab all the pages, setting their properties
539  * appropriately, except that the amount used is not known.
540  *
541  * These regions are used to support quicker allocation using just a
542  * free pointer. The actual space used by the region is not reflected
543  * in the pages tables until it is closed. It can't be scavenged until
544  * closed.
545  *
546  * When finished with the region it should be closed, which will
547  * update the page tables for the actual space used returning unused
548  * space. Further it may be noted in the new regions which is
549  * necessary when scavenging the newspace.
550  *
551  * Large objects may be allocated directly without an allocation
552  * region, the page tables are updated immediately.
553  *
554  * Unboxed objects don't contain pointers to other objects and so
555  * don't need scavenging. Further they can't contain pointers to
556  * younger generations so WP is not needed. By allocating pages to
557  * unboxed objects the whole page never needs scavenging or
558  * write-protecting. */
559
560 /* We are only using two regions at present. Both are for the current
561  * newspace generation. */
562 struct alloc_region boxed_region;
563 struct alloc_region unboxed_region;
564
565 /* The generation currently being allocated to. */
566 static generation_index_t gc_alloc_generation;
567
568 /* Find a new region with room for at least the given number of bytes.
569  *
570  * It starts looking at the current generation's alloc_start_page. So
571  * may pick up from the previous region if there is enough space. This
572  * keeps the allocation contiguous when scavenging the newspace.
573  *
574  * The alloc_region should have been closed by a call to
575  * gc_alloc_update_page_tables(), and will thus be in an empty state.
576  *
577  * To assist the scavenging functions write-protected pages are not
578  * used. Free pages should not be write-protected.
579  *
580  * It is critical to the conservative GC that the start of regions be
581  * known. To help achieve this only small regions are allocated at a
582  * time.
583  *
584  * During scavenging, pointers may be found to within the current
585  * region and the page generation must be set so that pointers to the
586  * from space can be recognized. Therefore the generation of pages in
587  * the region are set to gc_alloc_generation. To prevent another
588  * allocation call using the same pages, all the pages in the region
589  * are allocated, although they will initially be empty.
590  */
591 static void
592 gc_alloc_new_region(long nbytes, int unboxed, struct alloc_region *alloc_region)
593 {
594     page_index_t first_page;
595     page_index_t last_page;
596     long bytes_found;
597     page_index_t i;
598     int ret;
599
600     /*
601     FSHOW((stderr,
602            "/alloc_new_region for %d bytes from gen %d\n",
603            nbytes, gc_alloc_generation));
604     */
605
606     /* Check that the region is in a reset state. */
607     gc_assert((alloc_region->first_page == 0)
608               && (alloc_region->last_page == -1)
609               && (alloc_region->free_pointer == alloc_region->end_addr));
610     ret = thread_mutex_lock(&free_pages_lock);
611     gc_assert(ret == 0);
612     if (unboxed) {
613         first_page =
614             generations[gc_alloc_generation].alloc_unboxed_start_page;
615     } else {
616         first_page =
617             generations[gc_alloc_generation].alloc_start_page;
618     }
619     last_page=gc_find_freeish_pages(&first_page,nbytes,unboxed);
620     bytes_found=(PAGE_BYTES - page_table[first_page].bytes_used)
621             + PAGE_BYTES*(last_page-first_page);
622
623     /* Set up the alloc_region. */
624     alloc_region->first_page = first_page;
625     alloc_region->last_page = last_page;
626     alloc_region->start_addr = page_table[first_page].bytes_used
627         + page_address(first_page);
628     alloc_region->free_pointer = alloc_region->start_addr;
629     alloc_region->end_addr = alloc_region->start_addr + bytes_found;
630
631     /* Set up the pages. */
632
633     /* The first page may have already been in use. */
634     if (page_table[first_page].bytes_used == 0) {
635         if (unboxed)
636             page_table[first_page].allocated = UNBOXED_PAGE_FLAG;
637         else
638             page_table[first_page].allocated = BOXED_PAGE_FLAG;
639         page_table[first_page].gen = gc_alloc_generation;
640         page_table[first_page].large_object = 0;
641         page_table[first_page].first_object_offset = 0;
642     }
643
644     if (unboxed)
645         gc_assert(page_table[first_page].allocated == UNBOXED_PAGE_FLAG);
646     else
647         gc_assert(page_table[first_page].allocated == BOXED_PAGE_FLAG);
648     page_table[first_page].allocated |= OPEN_REGION_PAGE_FLAG;
649
650     gc_assert(page_table[first_page].gen == gc_alloc_generation);
651     gc_assert(page_table[first_page].large_object == 0);
652
653     for (i = first_page+1; i <= last_page; i++) {
654         if (unboxed)
655             page_table[i].allocated = UNBOXED_PAGE_FLAG;
656         else
657             page_table[i].allocated = BOXED_PAGE_FLAG;
658         page_table[i].gen = gc_alloc_generation;
659         page_table[i].large_object = 0;
660         /* This may not be necessary for unboxed regions (think it was
661          * broken before!) */
662         page_table[i].first_object_offset =
663             alloc_region->start_addr - page_address(i);
664         page_table[i].allocated |= OPEN_REGION_PAGE_FLAG ;
665     }
666     /* Bump up last_free_page. */
667     if (last_page+1 > last_free_page) {
668         last_free_page = last_page+1;
669         /* do we only want to call this on special occasions? like for boxed_region? */
670         set_alloc_pointer((lispobj)(((char *)heap_base) + last_free_page*PAGE_BYTES));
671     }
672     ret = thread_mutex_unlock(&free_pages_lock);
673     gc_assert(ret == 0);
674
675     /* we can do this after releasing free_pages_lock */
676     if (gencgc_zero_check) {
677         long *p;
678         for (p = (long *)alloc_region->start_addr;
679              p < (long *)alloc_region->end_addr; p++) {
680             if (*p != 0) {
681                 /* KLUDGE: It would be nice to use %lx and explicit casts
682                  * (long) in code like this, so that it is less likely to
683                  * break randomly when running on a machine with different
684                  * word sizes. -- WHN 19991129 */
685                 lose("The new region at %x is not zero.\n", p);
686             }
687         }
688     }
689
690 #ifdef READ_PROTECT_FREE_PAGES
691     os_protect(page_address(first_page),
692                PAGE_BYTES*(1+last_page-first_page),
693                OS_VM_PROT_ALL);
694 #endif
695
696     /* If the first page was only partial, don't check whether it's
697      * zeroed (it won't be) and don't zero it (since the parts that
698      * we're interested in are guaranteed to be zeroed).
699      */
700     if (page_table[first_page].bytes_used) {
701         first_page++;
702     }
703
704     zero_dirty_pages(first_page, last_page);
705 }
706
707 /* If the record_new_objects flag is 2 then all new regions created
708  * are recorded.
709  *
710  * If it's 1 then then it is only recorded if the first page of the
711  * current region is <= new_areas_ignore_page. This helps avoid
712  * unnecessary recording when doing full scavenge pass.
713  *
714  * The new_object structure holds the page, byte offset, and size of
715  * new regions of objects. Each new area is placed in the array of
716  * these structures pointer to by new_areas. new_areas_index holds the
717  * offset into new_areas.
718  *
719  * If new_area overflows NUM_NEW_AREAS then it stops adding them. The
720  * later code must detect this and handle it, probably by doing a full
721  * scavenge of a generation. */
722 #define NUM_NEW_AREAS 512
723 static int record_new_objects = 0;
724 static page_index_t new_areas_ignore_page;
725 struct new_area {
726     page_index_t page;
727     long  offset;
728     long  size;
729 };
730 static struct new_area (*new_areas)[];
731 static long new_areas_index;
732 long max_new_areas;
733
734 /* Add a new area to new_areas. */
735 static void
736 add_new_area(page_index_t first_page, long offset, long size)
737 {
738     unsigned long new_area_start,c;
739     long i;
740
741     /* Ignore if full. */
742     if (new_areas_index >= NUM_NEW_AREAS)
743         return;
744
745     switch (record_new_objects) {
746     case 0:
747         return;
748     case 1:
749         if (first_page > new_areas_ignore_page)
750             return;
751         break;
752     case 2:
753         break;
754     default:
755         gc_abort();
756     }
757
758     new_area_start = PAGE_BYTES*first_page + offset;
759
760     /* Search backwards for a prior area that this follows from. If
761        found this will save adding a new area. */
762     for (i = new_areas_index-1, c = 0; (i >= 0) && (c < 8); i--, c++) {
763         unsigned long area_end =
764             PAGE_BYTES*((*new_areas)[i].page)
765             + (*new_areas)[i].offset
766             + (*new_areas)[i].size;
767         /*FSHOW((stderr,
768                "/add_new_area S1 %d %d %d %d\n",
769                i, c, new_area_start, area_end));*/
770         if (new_area_start == area_end) {
771             /*FSHOW((stderr,
772                    "/adding to [%d] %d %d %d with %d %d %d:\n",
773                    i,
774                    (*new_areas)[i].page,
775                    (*new_areas)[i].offset,
776                    (*new_areas)[i].size,
777                    first_page,
778                    offset,
779                     size);*/
780             (*new_areas)[i].size += size;
781             return;
782         }
783     }
784
785     (*new_areas)[new_areas_index].page = first_page;
786     (*new_areas)[new_areas_index].offset = offset;
787     (*new_areas)[new_areas_index].size = size;
788     /*FSHOW((stderr,
789            "/new_area %d page %d offset %d size %d\n",
790            new_areas_index, first_page, offset, size));*/
791     new_areas_index++;
792
793     /* Note the max new_areas used. */
794     if (new_areas_index > max_new_areas)
795         max_new_areas = new_areas_index;
796 }
797
798 /* Update the tables for the alloc_region. The region may be added to
799  * the new_areas.
800  *
801  * When done the alloc_region is set up so that the next quick alloc
802  * will fail safely and thus a new region will be allocated. Further
803  * it is safe to try to re-update the page table of this reset
804  * alloc_region. */
805 void
806 gc_alloc_update_page_tables(int unboxed, struct alloc_region *alloc_region)
807 {
808     int more;
809     page_index_t first_page;
810     page_index_t next_page;
811     int bytes_used;
812     long orig_first_page_bytes_used;
813     long region_size;
814     long byte_cnt;
815     int ret;
816
817
818     first_page = alloc_region->first_page;
819
820     /* Catch an unused alloc_region. */
821     if ((first_page == 0) && (alloc_region->last_page == -1))
822         return;
823
824     next_page = first_page+1;
825
826     ret = thread_mutex_lock(&free_pages_lock);
827     gc_assert(ret == 0);
828     if (alloc_region->free_pointer != alloc_region->start_addr) {
829         /* some bytes were allocated in the region */
830         orig_first_page_bytes_used = page_table[first_page].bytes_used;
831
832         gc_assert(alloc_region->start_addr == (page_address(first_page) + page_table[first_page].bytes_used));
833
834         /* All the pages used need to be updated */
835
836         /* Update the first page. */
837
838         /* If the page was free then set up the gen, and
839          * first_object_offset. */
840         if (page_table[first_page].bytes_used == 0)
841             gc_assert(page_table[first_page].first_object_offset == 0);
842         page_table[first_page].allocated &= ~(OPEN_REGION_PAGE_FLAG);
843
844         if (unboxed)
845             gc_assert(page_table[first_page].allocated == UNBOXED_PAGE_FLAG);
846         else
847             gc_assert(page_table[first_page].allocated == BOXED_PAGE_FLAG);
848         gc_assert(page_table[first_page].gen == gc_alloc_generation);
849         gc_assert(page_table[first_page].large_object == 0);
850
851         byte_cnt = 0;
852
853         /* Calculate the number of bytes used in this page. This is not
854          * always the number of new bytes, unless it was free. */
855         more = 0;
856         if ((bytes_used = (alloc_region->free_pointer - page_address(first_page)))>PAGE_BYTES) {
857             bytes_used = PAGE_BYTES;
858             more = 1;
859         }
860         page_table[first_page].bytes_used = bytes_used;
861         byte_cnt += bytes_used;
862
863
864         /* All the rest of the pages should be free. We need to set their
865          * first_object_offset pointer to the start of the region, and set
866          * the bytes_used. */
867         while (more) {
868             page_table[next_page].allocated &= ~(OPEN_REGION_PAGE_FLAG);
869             if (unboxed)
870                 gc_assert(page_table[next_page].allocated==UNBOXED_PAGE_FLAG);
871             else
872                 gc_assert(page_table[next_page].allocated == BOXED_PAGE_FLAG);
873             gc_assert(page_table[next_page].bytes_used == 0);
874             gc_assert(page_table[next_page].gen == gc_alloc_generation);
875             gc_assert(page_table[next_page].large_object == 0);
876
877             gc_assert(page_table[next_page].first_object_offset ==
878                       alloc_region->start_addr - page_address(next_page));
879
880             /* Calculate the number of bytes used in this page. */
881             more = 0;
882             if ((bytes_used = (alloc_region->free_pointer
883                                - page_address(next_page)))>PAGE_BYTES) {
884                 bytes_used = PAGE_BYTES;
885                 more = 1;
886             }
887             page_table[next_page].bytes_used = bytes_used;
888             byte_cnt += bytes_used;
889
890             next_page++;
891         }
892
893         region_size = alloc_region->free_pointer - alloc_region->start_addr;
894         bytes_allocated += region_size;
895         generations[gc_alloc_generation].bytes_allocated += region_size;
896
897         gc_assert((byte_cnt- orig_first_page_bytes_used) == region_size);
898
899         /* Set the generations alloc restart page to the last page of
900          * the region. */
901         if (unboxed)
902             generations[gc_alloc_generation].alloc_unboxed_start_page =
903                 next_page-1;
904         else
905             generations[gc_alloc_generation].alloc_start_page = next_page-1;
906
907         /* Add the region to the new_areas if requested. */
908         if (!unboxed)
909             add_new_area(first_page,orig_first_page_bytes_used, region_size);
910
911         /*
912         FSHOW((stderr,
913                "/gc_alloc_update_page_tables update %d bytes to gen %d\n",
914                region_size,
915                gc_alloc_generation));
916         */
917     } else {
918         /* There are no bytes allocated. Unallocate the first_page if
919          * there are 0 bytes_used. */
920         page_table[first_page].allocated &= ~(OPEN_REGION_PAGE_FLAG);
921         if (page_table[first_page].bytes_used == 0)
922             page_table[first_page].allocated = FREE_PAGE_FLAG;
923     }
924
925     /* Unallocate any unused pages. */
926     while (next_page <= alloc_region->last_page) {
927         gc_assert(page_table[next_page].bytes_used == 0);
928         page_table[next_page].allocated = FREE_PAGE_FLAG;
929         next_page++;
930     }
931     ret = thread_mutex_unlock(&free_pages_lock);
932     gc_assert(ret == 0);
933
934     /* alloc_region is per-thread, we're ok to do this unlocked */
935     gc_set_region_empty(alloc_region);
936 }
937
938 static inline void *gc_quick_alloc(long nbytes);
939
940 /* Allocate a possibly large object. */
941 void *
942 gc_alloc_large(long nbytes, int unboxed, struct alloc_region *alloc_region)
943 {
944     page_index_t first_page;
945     page_index_t last_page;
946     int orig_first_page_bytes_used;
947     long byte_cnt;
948     int more;
949     long bytes_used;
950     page_index_t next_page;
951     int ret;
952
953     ret = thread_mutex_lock(&free_pages_lock);
954     gc_assert(ret == 0);
955
956     if (unboxed) {
957         first_page =
958             generations[gc_alloc_generation].alloc_large_unboxed_start_page;
959     } else {
960         first_page = generations[gc_alloc_generation].alloc_large_start_page;
961     }
962     if (first_page <= alloc_region->last_page) {
963         first_page = alloc_region->last_page+1;
964     }
965
966     last_page=gc_find_freeish_pages(&first_page,nbytes,unboxed);
967
968     gc_assert(first_page > alloc_region->last_page);
969     if (unboxed)
970         generations[gc_alloc_generation].alloc_large_unboxed_start_page =
971             last_page;
972     else
973         generations[gc_alloc_generation].alloc_large_start_page = last_page;
974
975     /* Set up the pages. */
976     orig_first_page_bytes_used = page_table[first_page].bytes_used;
977
978     /* If the first page was free then set up the gen, and
979      * first_object_offset. */
980     if (page_table[first_page].bytes_used == 0) {
981         if (unboxed)
982             page_table[first_page].allocated = UNBOXED_PAGE_FLAG;
983         else
984             page_table[first_page].allocated = BOXED_PAGE_FLAG;
985         page_table[first_page].gen = gc_alloc_generation;
986         page_table[first_page].first_object_offset = 0;
987         page_table[first_page].large_object = 1;
988     }
989
990     if (unboxed)
991         gc_assert(page_table[first_page].allocated == UNBOXED_PAGE_FLAG);
992     else
993         gc_assert(page_table[first_page].allocated == BOXED_PAGE_FLAG);
994     gc_assert(page_table[first_page].gen == gc_alloc_generation);
995     gc_assert(page_table[first_page].large_object == 1);
996
997     byte_cnt = 0;
998
999     /* Calc. the number of bytes used in this page. This is not
1000      * always the number of new bytes, unless it was free. */
1001     more = 0;
1002     if ((bytes_used = nbytes+orig_first_page_bytes_used) > PAGE_BYTES) {
1003         bytes_used = PAGE_BYTES;
1004         more = 1;
1005     }
1006     page_table[first_page].bytes_used = bytes_used;
1007     byte_cnt += bytes_used;
1008
1009     next_page = first_page+1;
1010
1011     /* All the rest of the pages should be free. We need to set their
1012      * first_object_offset pointer to the start of the region, and
1013      * set the bytes_used. */
1014     while (more) {
1015         gc_assert(page_table[next_page].allocated == FREE_PAGE_FLAG);
1016         gc_assert(page_table[next_page].bytes_used == 0);
1017         if (unboxed)
1018             page_table[next_page].allocated = UNBOXED_PAGE_FLAG;
1019         else
1020             page_table[next_page].allocated = BOXED_PAGE_FLAG;
1021         page_table[next_page].gen = gc_alloc_generation;
1022         page_table[next_page].large_object = 1;
1023
1024         page_table[next_page].first_object_offset =
1025             orig_first_page_bytes_used - PAGE_BYTES*(next_page-first_page);
1026
1027         /* Calculate the number of bytes used in this page. */
1028         more = 0;
1029         if ((bytes_used=(nbytes+orig_first_page_bytes_used)-byte_cnt) > PAGE_BYTES) {
1030             bytes_used = PAGE_BYTES;
1031             more = 1;
1032         }
1033         page_table[next_page].bytes_used = bytes_used;
1034         page_table[next_page].write_protected=0;
1035         page_table[next_page].dont_move=0;
1036         byte_cnt += bytes_used;
1037         next_page++;
1038     }
1039
1040     gc_assert((byte_cnt-orig_first_page_bytes_used) == nbytes);
1041
1042     bytes_allocated += nbytes;
1043     generations[gc_alloc_generation].bytes_allocated += nbytes;
1044
1045     /* Add the region to the new_areas if requested. */
1046     if (!unboxed)
1047         add_new_area(first_page,orig_first_page_bytes_used,nbytes);
1048
1049     /* Bump up last_free_page */
1050     if (last_page+1 > last_free_page) {
1051         last_free_page = last_page+1;
1052         set_alloc_pointer((lispobj)(((char *)heap_base) + last_free_page*PAGE_BYTES));
1053     }
1054     ret = thread_mutex_unlock(&free_pages_lock);
1055     gc_assert(ret == 0);
1056
1057 #ifdef READ_PROTECT_FREE_PAGES
1058     os_protect(page_address(first_page),
1059                PAGE_BYTES*(1+last_page-first_page),
1060                OS_VM_PROT_ALL);
1061 #endif
1062
1063     zero_dirty_pages(first_page, last_page);
1064
1065     return page_address(first_page);
1066 }
1067
1068 static page_index_t gencgc_alloc_start_page = -1;
1069
1070 void
1071 gc_heap_exhausted_error_or_lose (long available, long requested)
1072 {
1073     /* Write basic information before doing anything else: if we don't
1074      * call to lisp this is a must, and even if we do there is always the
1075      * danger that we bounce back here before the error has been handled,
1076      * or indeed even printed.
1077      */
1078     fprintf(stderr, "Heap exhausted during %s: %ld bytes available, %ld requested.\n",
1079             gc_active_p ? "garbage collection" : "allocation", available, requested);
1080     if (gc_active_p || (available == 0)) {
1081         /* If we are in GC, or totally out of memory there is no way
1082          * to sanely transfer control to the lisp-side of things.
1083          */
1084         print_generation_stats(1);
1085         lose("Heap exhausted, game over.");
1086     }
1087     else {
1088         /* FIXME: assert free_pages_lock held */
1089         thread_mutex_unlock(&free_pages_lock);
1090         funcall2(SymbolFunction(HEAP_EXHAUSTED_ERROR),
1091                  make_fixnum(available), make_fixnum(requested));
1092         lose("HEAP-EXHAUSTED-ERROR fell through");
1093     }
1094 }
1095
1096 page_index_t
1097 gc_find_freeish_pages(page_index_t *restart_page_ptr, long nbytes, int unboxed)
1098 {
1099     page_index_t first_page;
1100     page_index_t last_page;
1101     long region_size;
1102     page_index_t restart_page=*restart_page_ptr;
1103     long bytes_found;
1104     long num_pages;
1105     int large_p=(nbytes>=large_object_size);
1106     /* FIXME: assert(free_pages_lock is held); */
1107
1108     /* Search for a contiguous free space of at least nbytes. If it's
1109      * a large object then align it on a page boundary by searching
1110      * for a free page. */
1111
1112     if (gencgc_alloc_start_page != -1) {
1113         restart_page = gencgc_alloc_start_page;
1114     }
1115
1116     do {
1117         first_page = restart_page;
1118         if (large_p)
1119             while ((first_page < page_table_pages)
1120                    && (page_table[first_page].allocated != FREE_PAGE_FLAG))
1121                 first_page++;
1122         else
1123             while (first_page < page_table_pages) {
1124                 if(page_table[first_page].allocated == FREE_PAGE_FLAG)
1125                     break;
1126                 if((page_table[first_page].allocated ==
1127                     (unboxed ? UNBOXED_PAGE_FLAG : BOXED_PAGE_FLAG)) &&
1128                    (page_table[first_page].large_object == 0) &&
1129                    (page_table[first_page].gen == gc_alloc_generation) &&
1130                    (page_table[first_page].bytes_used < (PAGE_BYTES-32)) &&
1131                    (page_table[first_page].write_protected == 0) &&
1132                    (page_table[first_page].dont_move == 0)) {
1133                     break;
1134                 }
1135                 first_page++;
1136             }
1137
1138         if (first_page >= page_table_pages)
1139             gc_heap_exhausted_error_or_lose(0, nbytes);
1140
1141         gc_assert(page_table[first_page].write_protected == 0);
1142
1143         last_page = first_page;
1144         bytes_found = PAGE_BYTES - page_table[first_page].bytes_used;
1145         num_pages = 1;
1146         while (((bytes_found < nbytes)
1147                 || (!large_p && (num_pages < 2)))
1148                && (last_page < (page_table_pages-1))
1149                && (page_table[last_page+1].allocated == FREE_PAGE_FLAG)) {
1150             last_page++;
1151             num_pages++;
1152             bytes_found += PAGE_BYTES;
1153             gc_assert(page_table[last_page].write_protected == 0);
1154         }
1155
1156         region_size = (PAGE_BYTES - page_table[first_page].bytes_used)
1157             + PAGE_BYTES*(last_page-first_page);
1158
1159         gc_assert(bytes_found == region_size);
1160         restart_page = last_page + 1;
1161     } while ((restart_page < page_table_pages) && (bytes_found < nbytes));
1162
1163     /* Check for a failure */
1164     if ((restart_page >= page_table_pages) && (bytes_found < nbytes))
1165         gc_heap_exhausted_error_or_lose(bytes_found, nbytes);
1166
1167     *restart_page_ptr=first_page;
1168
1169     return last_page;
1170 }
1171
1172 /* Allocate bytes.  All the rest of the special-purpose allocation
1173  * functions will eventually call this  */
1174
1175 void *
1176 gc_alloc_with_region(long nbytes,int unboxed_p, struct alloc_region *my_region,
1177                      int quick_p)
1178 {
1179     void *new_free_pointer;
1180
1181     if(nbytes>=large_object_size)
1182         return gc_alloc_large(nbytes,unboxed_p,my_region);
1183
1184     /* Check whether there is room in the current alloc region. */
1185     new_free_pointer = my_region->free_pointer + nbytes;
1186
1187     /* fprintf(stderr, "alloc %d bytes from %p to %p\n", nbytes,
1188        my_region->free_pointer, new_free_pointer); */
1189
1190     if (new_free_pointer <= my_region->end_addr) {
1191         /* If so then allocate from the current alloc region. */
1192         void *new_obj = my_region->free_pointer;
1193         my_region->free_pointer = new_free_pointer;
1194
1195         /* Unless a `quick' alloc was requested, check whether the
1196            alloc region is almost empty. */
1197         if (!quick_p &&
1198             (my_region->end_addr - my_region->free_pointer) <= 32) {
1199             /* If so, finished with the current region. */
1200             gc_alloc_update_page_tables(unboxed_p, my_region);
1201             /* Set up a new region. */
1202             gc_alloc_new_region(32 /*bytes*/, unboxed_p, my_region);
1203         }
1204
1205         return((void *)new_obj);
1206     }
1207
1208     /* Else not enough free space in the current region: retry with a
1209      * new region. */
1210
1211     gc_alloc_update_page_tables(unboxed_p, my_region);
1212     gc_alloc_new_region(nbytes, unboxed_p, my_region);
1213     return gc_alloc_with_region(nbytes,unboxed_p,my_region,0);
1214 }
1215
1216 /* these are only used during GC: all allocation from the mutator calls
1217  * alloc() -> gc_alloc_with_region() with the appropriate per-thread
1218  * region */
1219
1220 void *
1221 gc_general_alloc(long nbytes,int unboxed_p,int quick_p)
1222 {
1223     struct alloc_region *my_region =
1224       unboxed_p ? &unboxed_region : &boxed_region;
1225     return gc_alloc_with_region(nbytes,unboxed_p, my_region,quick_p);
1226 }
1227
1228 static inline void *
1229 gc_quick_alloc(long nbytes)
1230 {
1231     return gc_general_alloc(nbytes,ALLOC_BOXED,ALLOC_QUICK);
1232 }
1233
1234 static inline void *
1235 gc_quick_alloc_large(long nbytes)
1236 {
1237     return gc_general_alloc(nbytes,ALLOC_BOXED,ALLOC_QUICK);
1238 }
1239
1240 static inline void *
1241 gc_alloc_unboxed(long nbytes)
1242 {
1243     return gc_general_alloc(nbytes,ALLOC_UNBOXED,0);
1244 }
1245
1246 static inline void *
1247 gc_quick_alloc_unboxed(long nbytes)
1248 {
1249     return gc_general_alloc(nbytes,ALLOC_UNBOXED,ALLOC_QUICK);
1250 }
1251
1252 static inline void *
1253 gc_quick_alloc_large_unboxed(long nbytes)
1254 {
1255     return gc_general_alloc(nbytes,ALLOC_UNBOXED,ALLOC_QUICK);
1256 }
1257 \f
1258 /*
1259  * scavenging/transporting routines derived from gc.c in CMU CL ca. 18b
1260  */
1261
1262 extern long (*scavtab[256])(lispobj *where, lispobj object);
1263 extern lispobj (*transother[256])(lispobj object);
1264 extern long (*sizetab[256])(lispobj *where);
1265
1266 /* Copy a large boxed object. If the object is in a large object
1267  * region then it is simply promoted, else it is copied. If it's large
1268  * enough then it's copied to a large object region.
1269  *
1270  * Vectors may have shrunk. If the object is not copied the space
1271  * needs to be reclaimed, and the page_tables corrected. */
1272 lispobj
1273 copy_large_object(lispobj object, long nwords)
1274 {
1275     int tag;
1276     lispobj *new;
1277     page_index_t first_page;
1278
1279     gc_assert(is_lisp_pointer(object));
1280     gc_assert(from_space_p(object));
1281     gc_assert((nwords & 0x01) == 0);
1282
1283
1284     /* Check whether it's in a large object region. */
1285     first_page = find_page_index((void *)object);
1286     gc_assert(first_page >= 0);
1287
1288     if (page_table[first_page].large_object) {
1289
1290         /* Promote the object. */
1291
1292         long remaining_bytes;
1293         page_index_t next_page;
1294         long bytes_freed;
1295         long old_bytes_used;
1296
1297         /* Note: Any page write-protection must be removed, else a
1298          * later scavenge_newspace may incorrectly not scavenge these
1299          * pages. This would not be necessary if they are added to the
1300          * new areas, but let's do it for them all (they'll probably
1301          * be written anyway?). */
1302
1303         gc_assert(page_table[first_page].first_object_offset == 0);
1304
1305         next_page = first_page;
1306         remaining_bytes = nwords*N_WORD_BYTES;
1307         while (remaining_bytes > PAGE_BYTES) {
1308             gc_assert(page_table[next_page].gen == from_space);
1309             gc_assert(page_table[next_page].allocated == BOXED_PAGE_FLAG);
1310             gc_assert(page_table[next_page].large_object);
1311             gc_assert(page_table[next_page].first_object_offset==
1312                       -PAGE_BYTES*(next_page-first_page));
1313             gc_assert(page_table[next_page].bytes_used == PAGE_BYTES);
1314
1315             page_table[next_page].gen = new_space;
1316
1317             /* Remove any write-protection. We should be able to rely
1318              * on the write-protect flag to avoid redundant calls. */
1319             if (page_table[next_page].write_protected) {
1320                 os_protect(page_address(next_page), PAGE_BYTES, OS_VM_PROT_ALL);
1321                 page_table[next_page].write_protected = 0;
1322             }
1323             remaining_bytes -= PAGE_BYTES;
1324             next_page++;
1325         }
1326
1327         /* Now only one page remains, but the object may have shrunk
1328          * so there may be more unused pages which will be freed. */
1329
1330         /* The object may have shrunk but shouldn't have grown. */
1331         gc_assert(page_table[next_page].bytes_used >= remaining_bytes);
1332
1333         page_table[next_page].gen = new_space;
1334         gc_assert(page_table[next_page].allocated == BOXED_PAGE_FLAG);
1335
1336         /* Adjust the bytes_used. */
1337         old_bytes_used = page_table[next_page].bytes_used;
1338         page_table[next_page].bytes_used = remaining_bytes;
1339
1340         bytes_freed = old_bytes_used - remaining_bytes;
1341
1342         /* Free any remaining pages; needs care. */
1343         next_page++;
1344         while ((old_bytes_used == PAGE_BYTES) &&
1345                (page_table[next_page].gen == from_space) &&
1346                (page_table[next_page].allocated == BOXED_PAGE_FLAG) &&
1347                page_table[next_page].large_object &&
1348                (page_table[next_page].first_object_offset ==
1349                 -(next_page - first_page)*PAGE_BYTES)) {
1350             /* Checks out OK, free the page. Don't need to bother zeroing
1351              * pages as this should have been done before shrinking the
1352              * object. These pages shouldn't be write-protected as they
1353              * should be zero filled. */
1354             gc_assert(page_table[next_page].write_protected == 0);
1355
1356             old_bytes_used = page_table[next_page].bytes_used;
1357             page_table[next_page].allocated = FREE_PAGE_FLAG;
1358             page_table[next_page].bytes_used = 0;
1359             bytes_freed += old_bytes_used;
1360             next_page++;
1361         }
1362
1363         generations[from_space].bytes_allocated -= N_WORD_BYTES*nwords +
1364           bytes_freed;
1365         generations[new_space].bytes_allocated += N_WORD_BYTES*nwords;
1366         bytes_allocated -= bytes_freed;
1367
1368         /* Add the region to the new_areas if requested. */
1369         add_new_area(first_page,0,nwords*N_WORD_BYTES);
1370
1371         return(object);
1372     } else {
1373         /* Get tag of object. */
1374         tag = lowtag_of(object);
1375
1376         /* Allocate space. */
1377         new = gc_quick_alloc_large(nwords*N_WORD_BYTES);
1378
1379         memcpy(new,native_pointer(object),nwords*N_WORD_BYTES);
1380
1381         /* Return Lisp pointer of new object. */
1382         return ((lispobj) new) | tag;
1383     }
1384 }
1385
1386 /* to copy unboxed objects */
1387 lispobj
1388 copy_unboxed_object(lispobj object, long nwords)
1389 {
1390     long tag;
1391     lispobj *new;
1392
1393     gc_assert(is_lisp_pointer(object));
1394     gc_assert(from_space_p(object));
1395     gc_assert((nwords & 0x01) == 0);
1396
1397     /* Get tag of object. */
1398     tag = lowtag_of(object);
1399
1400     /* Allocate space. */
1401     new = gc_quick_alloc_unboxed(nwords*N_WORD_BYTES);
1402
1403     memcpy(new,native_pointer(object),nwords*N_WORD_BYTES);
1404
1405     /* Return Lisp pointer of new object. */
1406     return ((lispobj) new) | tag;
1407 }
1408
1409 /* to copy large unboxed objects
1410  *
1411  * If the object is in a large object region then it is simply
1412  * promoted, else it is copied. If it's large enough then it's copied
1413  * to a large object region.
1414  *
1415  * Bignums and vectors may have shrunk. If the object is not copied
1416  * the space needs to be reclaimed, and the page_tables corrected.
1417  *
1418  * KLUDGE: There's a lot of cut-and-paste duplication between this
1419  * function and copy_large_object(..). -- WHN 20000619 */
1420 lispobj
1421 copy_large_unboxed_object(lispobj object, long nwords)
1422 {
1423     int tag;
1424     lispobj *new;
1425     page_index_t first_page;
1426
1427     gc_assert(is_lisp_pointer(object));
1428     gc_assert(from_space_p(object));
1429     gc_assert((nwords & 0x01) == 0);
1430
1431     if ((nwords > 1024*1024) && gencgc_verbose)
1432         FSHOW((stderr, "/copy_large_unboxed_object: %d bytes\n", nwords*N_WORD_BYTES));
1433
1434     /* Check whether it's a large object. */
1435     first_page = find_page_index((void *)object);
1436     gc_assert(first_page >= 0);
1437
1438     if (page_table[first_page].large_object) {
1439         /* Promote the object. Note: Unboxed objects may have been
1440          * allocated to a BOXED region so it may be necessary to
1441          * change the region to UNBOXED. */
1442         long remaining_bytes;
1443         page_index_t next_page;
1444         long bytes_freed;
1445         long old_bytes_used;
1446
1447         gc_assert(page_table[first_page].first_object_offset == 0);
1448
1449         next_page = first_page;
1450         remaining_bytes = nwords*N_WORD_BYTES;
1451         while (remaining_bytes > PAGE_BYTES) {
1452             gc_assert(page_table[next_page].gen == from_space);
1453             gc_assert((page_table[next_page].allocated == UNBOXED_PAGE_FLAG)
1454                       || (page_table[next_page].allocated == BOXED_PAGE_FLAG));
1455             gc_assert(page_table[next_page].large_object);
1456             gc_assert(page_table[next_page].first_object_offset==
1457                       -PAGE_BYTES*(next_page-first_page));
1458             gc_assert(page_table[next_page].bytes_used == PAGE_BYTES);
1459
1460             page_table[next_page].gen = new_space;
1461             page_table[next_page].allocated = UNBOXED_PAGE_FLAG;
1462             remaining_bytes -= PAGE_BYTES;
1463             next_page++;
1464         }
1465
1466         /* Now only one page remains, but the object may have shrunk so
1467          * there may be more unused pages which will be freed. */
1468
1469         /* Object may have shrunk but shouldn't have grown - check. */
1470         gc_assert(page_table[next_page].bytes_used >= remaining_bytes);
1471
1472         page_table[next_page].gen = new_space;
1473         page_table[next_page].allocated = UNBOXED_PAGE_FLAG;
1474
1475         /* Adjust the bytes_used. */
1476         old_bytes_used = page_table[next_page].bytes_used;
1477         page_table[next_page].bytes_used = remaining_bytes;
1478
1479         bytes_freed = old_bytes_used - remaining_bytes;
1480
1481         /* Free any remaining pages; needs care. */
1482         next_page++;
1483         while ((old_bytes_used == PAGE_BYTES) &&
1484                (page_table[next_page].gen == from_space) &&
1485                ((page_table[next_page].allocated == UNBOXED_PAGE_FLAG)
1486                 || (page_table[next_page].allocated == BOXED_PAGE_FLAG)) &&
1487                page_table[next_page].large_object &&
1488                (page_table[next_page].first_object_offset ==
1489                 -(next_page - first_page)*PAGE_BYTES)) {
1490             /* Checks out OK, free the page. Don't need to both zeroing
1491              * pages as this should have been done before shrinking the
1492              * object. These pages shouldn't be write-protected, even if
1493              * boxed they should be zero filled. */
1494             gc_assert(page_table[next_page].write_protected == 0);
1495
1496             old_bytes_used = page_table[next_page].bytes_used;
1497             page_table[next_page].allocated = FREE_PAGE_FLAG;
1498             page_table[next_page].bytes_used = 0;
1499             bytes_freed += old_bytes_used;
1500             next_page++;
1501         }
1502
1503         if ((bytes_freed > 0) && gencgc_verbose)
1504             FSHOW((stderr,
1505                    "/copy_large_unboxed bytes_freed=%d\n",
1506                    bytes_freed));
1507
1508         generations[from_space].bytes_allocated -= nwords*N_WORD_BYTES + bytes_freed;
1509         generations[new_space].bytes_allocated += nwords*N_WORD_BYTES;
1510         bytes_allocated -= bytes_freed;
1511
1512         return(object);
1513     }
1514     else {
1515         /* Get tag of object. */
1516         tag = lowtag_of(object);
1517
1518         /* Allocate space. */
1519         new = gc_quick_alloc_large_unboxed(nwords*N_WORD_BYTES);
1520
1521         /* Copy the object. */
1522         memcpy(new,native_pointer(object),nwords*N_WORD_BYTES);
1523
1524         /* Return Lisp pointer of new object. */
1525         return ((lispobj) new) | tag;
1526     }
1527 }
1528
1529
1530
1531 \f
1532
1533 /*
1534  * code and code-related objects
1535  */
1536 /*
1537 static lispobj trans_fun_header(lispobj object);
1538 static lispobj trans_boxed(lispobj object);
1539 */
1540
1541 /* Scan a x86 compiled code object, looking for possible fixups that
1542  * have been missed after a move.
1543  *
1544  * Two types of fixups are needed:
1545  * 1. Absolute fixups to within the code object.
1546  * 2. Relative fixups to outside the code object.
1547  *
1548  * Currently only absolute fixups to the constant vector, or to the
1549  * code area are checked. */
1550 void
1551 sniff_code_object(struct code *code, unsigned long displacement)
1552 {
1553 #ifdef LISP_FEATURE_X86
1554     long nheader_words, ncode_words, nwords;
1555     void *p;
1556     void *constants_start_addr = NULL, *constants_end_addr;
1557     void *code_start_addr, *code_end_addr;
1558     int fixup_found = 0;
1559
1560     if (!check_code_fixups)
1561         return;
1562
1563     ncode_words = fixnum_value(code->code_size);
1564     nheader_words = HeaderValue(*(lispobj *)code);
1565     nwords = ncode_words + nheader_words;
1566
1567     constants_start_addr = (void *)code + 5*N_WORD_BYTES;
1568     constants_end_addr = (void *)code + nheader_words*N_WORD_BYTES;
1569     code_start_addr = (void *)code + nheader_words*N_WORD_BYTES;
1570     code_end_addr = (void *)code + nwords*N_WORD_BYTES;
1571
1572     /* Work through the unboxed code. */
1573     for (p = code_start_addr; p < code_end_addr; p++) {
1574         void *data = *(void **)p;
1575         unsigned d1 = *((unsigned char *)p - 1);
1576         unsigned d2 = *((unsigned char *)p - 2);
1577         unsigned d3 = *((unsigned char *)p - 3);
1578         unsigned d4 = *((unsigned char *)p - 4);
1579 #ifdef QSHOW
1580         unsigned d5 = *((unsigned char *)p - 5);
1581         unsigned d6 = *((unsigned char *)p - 6);
1582 #endif
1583
1584         /* Check for code references. */
1585         /* Check for a 32 bit word that looks like an absolute
1586            reference to within the code adea of the code object. */
1587         if ((data >= (code_start_addr-displacement))
1588             && (data < (code_end_addr-displacement))) {
1589             /* function header */
1590             if ((d4 == 0x5e)
1591                 && (((unsigned)p - 4 - 4*HeaderValue(*((unsigned *)p-1))) == (unsigned)code)) {
1592                 /* Skip the function header */
1593                 p += 6*4 - 4 - 1;
1594                 continue;
1595             }
1596             /* the case of PUSH imm32 */
1597             if (d1 == 0x68) {
1598                 fixup_found = 1;
1599                 FSHOW((stderr,
1600                        "/code ref @%x: %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x (%.8x)\n",
1601                        p, d6, d5, d4, d3, d2, d1, data));
1602                 FSHOW((stderr, "/PUSH $0x%.8x\n", data));
1603             }
1604             /* the case of MOV [reg-8],imm32 */
1605             if ((d3 == 0xc7)
1606                 && (d2==0x40 || d2==0x41 || d2==0x42 || d2==0x43
1607                     || d2==0x45 || d2==0x46 || d2==0x47)
1608                 && (d1 == 0xf8)) {
1609                 fixup_found = 1;
1610                 FSHOW((stderr,
1611                        "/code ref @%x: %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x (%.8x)\n",
1612                        p, d6, d5, d4, d3, d2, d1, data));
1613                 FSHOW((stderr, "/MOV [reg-8],$0x%.8x\n", data));
1614             }
1615             /* the case of LEA reg,[disp32] */
1616             if ((d2 == 0x8d) && ((d1 & 0xc7) == 5)) {
1617                 fixup_found = 1;
1618                 FSHOW((stderr,
1619                        "/code ref @%x: %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x (%.8x)\n",
1620                        p, d6, d5, d4, d3, d2, d1, data));
1621                 FSHOW((stderr,"/LEA reg,[$0x%.8x]\n", data));
1622             }
1623         }
1624
1625         /* Check for constant references. */
1626         /* Check for a 32 bit word that looks like an absolute
1627            reference to within the constant vector. Constant references
1628            will be aligned. */
1629         if ((data >= (constants_start_addr-displacement))
1630             && (data < (constants_end_addr-displacement))
1631             && (((unsigned)data & 0x3) == 0)) {
1632             /*  Mov eax,m32 */
1633             if (d1 == 0xa1) {
1634                 fixup_found = 1;
1635                 FSHOW((stderr,
1636                        "/abs const ref @%x: %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x (%.8x)\n",
1637                        p, d6, d5, d4, d3, d2, d1, data));
1638                 FSHOW((stderr,"/MOV eax,0x%.8x\n", data));
1639             }
1640
1641             /*  the case of MOV m32,EAX */
1642             if (d1 == 0xa3) {
1643                 fixup_found = 1;
1644                 FSHOW((stderr,
1645                        "/abs const ref @%x: %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x (%.8x)\n",
1646                        p, d6, d5, d4, d3, d2, d1, data));
1647                 FSHOW((stderr, "/MOV 0x%.8x,eax\n", data));
1648             }
1649
1650             /* the case of CMP m32,imm32 */
1651             if ((d1 == 0x3d) && (d2 == 0x81)) {
1652                 fixup_found = 1;
1653                 FSHOW((stderr,
1654                        "/abs const ref @%x: %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x (%.8x)\n",
1655                        p, d6, d5, d4, d3, d2, d1, data));
1656                 /* XX Check this */
1657                 FSHOW((stderr, "/CMP 0x%.8x,immed32\n", data));
1658             }
1659
1660             /* Check for a mod=00, r/m=101 byte. */
1661             if ((d1 & 0xc7) == 5) {
1662                 /* Cmp m32,reg */
1663                 if (d2 == 0x39) {
1664                     fixup_found = 1;
1665                     FSHOW((stderr,
1666                            "/abs const ref @%x: %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x (%.8x)\n",
1667                            p, d6, d5, d4, d3, d2, d1, data));
1668                     FSHOW((stderr,"/CMP 0x%.8x,reg\n", data));
1669                 }
1670                 /* the case of CMP reg32,m32 */
1671                 if (d2 == 0x3b) {
1672                     fixup_found = 1;
1673                     FSHOW((stderr,
1674                            "/abs const ref @%x: %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x (%.8x)\n",
1675                            p, d6, d5, d4, d3, d2, d1, data));
1676                     FSHOW((stderr, "/CMP reg32,0x%.8x\n", data));
1677                 }
1678                 /* the case of MOV m32,reg32 */
1679                 if (d2 == 0x89) {
1680                     fixup_found = 1;
1681                     FSHOW((stderr,
1682                            "/abs const ref @%x: %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x (%.8x)\n",
1683                            p, d6, d5, d4, d3, d2, d1, data));
1684                     FSHOW((stderr, "/MOV 0x%.8x,reg32\n", data));
1685                 }
1686                 /* the case of MOV reg32,m32 */
1687                 if (d2 == 0x8b) {
1688                     fixup_found = 1;
1689                     FSHOW((stderr,
1690                            "/abs const ref @%x: %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x (%.8x)\n",
1691                            p, d6, d5, d4, d3, d2, d1, data));
1692                     FSHOW((stderr, "/MOV reg32,0x%.8x\n", data));
1693                 }
1694                 /* the case of LEA reg32,m32 */
1695                 if (d2 == 0x8d) {
1696                     fixup_found = 1;
1697                     FSHOW((stderr,
1698                            "abs const ref @%x: %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x (%.8x)\n",
1699                            p, d6, d5, d4, d3, d2, d1, data));
1700                     FSHOW((stderr, "/LEA reg32,0x%.8x\n", data));
1701                 }
1702             }
1703         }
1704     }
1705
1706     /* If anything was found, print some information on the code
1707      * object. */
1708     if (fixup_found) {
1709         FSHOW((stderr,
1710                "/compiled code object at %x: header words = %d, code words = %d\n",
1711                code, nheader_words, ncode_words));
1712         FSHOW((stderr,
1713                "/const start = %x, end = %x\n",
1714                constants_start_addr, constants_end_addr));
1715         FSHOW((stderr,
1716                "/code start = %x, end = %x\n",
1717                code_start_addr, code_end_addr));
1718     }
1719 #endif
1720 }
1721
1722 void
1723 gencgc_apply_code_fixups(struct code *old_code, struct code *new_code)
1724 {
1725 /* x86-64 uses pc-relative addressing instead of this kludge */
1726 #ifndef LISP_FEATURE_X86_64
1727     long nheader_words, ncode_words, nwords;
1728     void *constants_start_addr, *constants_end_addr;
1729     void *code_start_addr, *code_end_addr;
1730     lispobj fixups = NIL;
1731     unsigned long displacement = (unsigned long)new_code - (unsigned long)old_code;
1732     struct vector *fixups_vector;
1733
1734     ncode_words = fixnum_value(new_code->code_size);
1735     nheader_words = HeaderValue(*(lispobj *)new_code);
1736     nwords = ncode_words + nheader_words;
1737     /* FSHOW((stderr,
1738              "/compiled code object at %x: header words = %d, code words = %d\n",
1739              new_code, nheader_words, ncode_words)); */
1740     constants_start_addr = (void *)new_code + 5*N_WORD_BYTES;
1741     constants_end_addr = (void *)new_code + nheader_words*N_WORD_BYTES;
1742     code_start_addr = (void *)new_code + nheader_words*N_WORD_BYTES;
1743     code_end_addr = (void *)new_code + nwords*N_WORD_BYTES;
1744     /*
1745     FSHOW((stderr,
1746            "/const start = %x, end = %x\n",
1747            constants_start_addr,constants_end_addr));
1748     FSHOW((stderr,
1749            "/code start = %x; end = %x\n",
1750            code_start_addr,code_end_addr));
1751     */
1752
1753     /* The first constant should be a pointer to the fixups for this
1754        code objects. Check. */
1755     fixups = new_code->constants[0];
1756
1757     /* It will be 0 or the unbound-marker if there are no fixups (as
1758      * will be the case if the code object has been purified, for
1759      * example) and will be an other pointer if it is valid. */
1760     if ((fixups == 0) || (fixups == UNBOUND_MARKER_WIDETAG) ||
1761         !is_lisp_pointer(fixups)) {
1762         /* Check for possible errors. */
1763         if (check_code_fixups)
1764             sniff_code_object(new_code, displacement);
1765
1766         return;
1767     }
1768
1769     fixups_vector = (struct vector *)native_pointer(fixups);
1770
1771     /* Could be pointing to a forwarding pointer. */
1772     /* FIXME is this always in from_space?  if so, could replace this code with
1773      * forwarding_pointer_p/forwarding_pointer_value */
1774     if (is_lisp_pointer(fixups) &&
1775         (find_page_index((void*)fixups_vector) != -1) &&
1776         (fixups_vector->header == 0x01)) {
1777         /* If so, then follow it. */
1778         /*SHOW("following pointer to a forwarding pointer");*/
1779         fixups_vector = (struct vector *)native_pointer((lispobj)fixups_vector->length);
1780     }
1781
1782     /*SHOW("got fixups");*/
1783
1784     if (widetag_of(fixups_vector->header) == SIMPLE_ARRAY_WORD_WIDETAG) {
1785         /* Got the fixups for the code block. Now work through the vector,
1786            and apply a fixup at each address. */
1787         long length = fixnum_value(fixups_vector->length);
1788         long i;
1789         for (i = 0; i < length; i++) {
1790             unsigned long offset = fixups_vector->data[i];
1791             /* Now check the current value of offset. */
1792             unsigned long old_value =
1793                 *(unsigned long *)((unsigned long)code_start_addr + offset);
1794
1795             /* If it's within the old_code object then it must be an
1796              * absolute fixup (relative ones are not saved) */
1797             if ((old_value >= (unsigned long)old_code)
1798                 && (old_value < ((unsigned long)old_code + nwords*N_WORD_BYTES)))
1799                 /* So add the dispacement. */
1800                 *(unsigned long *)((unsigned long)code_start_addr + offset) =
1801                     old_value + displacement;
1802             else
1803                 /* It is outside the old code object so it must be a
1804                  * relative fixup (absolute fixups are not saved). So
1805                  * subtract the displacement. */
1806                 *(unsigned long *)((unsigned long)code_start_addr + offset) =
1807                     old_value - displacement;
1808         }
1809     } else {
1810         fprintf(stderr, "widetag of fixup vector is %d\n", widetag_of(fixups_vector->header));
1811     }
1812
1813     /* Check for possible errors. */
1814     if (check_code_fixups) {
1815         sniff_code_object(new_code,displacement);
1816     }
1817 #endif
1818 }
1819
1820
1821 static lispobj
1822 trans_boxed_large(lispobj object)
1823 {
1824     lispobj header;
1825     unsigned long length;
1826
1827     gc_assert(is_lisp_pointer(object));
1828
1829     header = *((lispobj *) native_pointer(object));
1830     length = HeaderValue(header) + 1;
1831     length = CEILING(length, 2);
1832
1833     return copy_large_object(object, length);
1834 }
1835
1836 /* Doesn't seem to be used, delete it after the grace period. */
1837 #if 0
1838 static lispobj
1839 trans_unboxed_large(lispobj object)
1840 {
1841     lispobj header;
1842     unsigned long length;
1843
1844     gc_assert(is_lisp_pointer(object));
1845
1846     header = *((lispobj *) native_pointer(object));
1847     length = HeaderValue(header) + 1;
1848     length = CEILING(length, 2);
1849
1850     return copy_large_unboxed_object(object, length);
1851 }
1852 #endif
1853
1854 \f
1855 /*
1856  * Lutexes. Using the normal finalization machinery for finalizing
1857  * lutexes is tricky, since the finalization depends on working lutexes.
1858  * So we track the lutexes in the GC and finalize them manually.
1859  */
1860
1861 #if defined(LUTEX_WIDETAG)
1862
1863 /*
1864  * Start tracking LUTEX in the GC, by adding it to the linked list of
1865  * lutexes in the nursery generation. The caller is responsible for
1866  * locking, and GCs must be inhibited until the registration is
1867  * complete.
1868  */
1869 void
1870 gencgc_register_lutex (struct lutex *lutex) {
1871     int index = find_page_index(lutex);
1872     generation_index_t gen;
1873     struct lutex *head;
1874
1875     /* This lutex is in static space, so we don't need to worry about
1876      * finalizing it.
1877      */
1878     if (index == -1)
1879         return;
1880
1881     gen = page_table[index].gen;
1882
1883     gc_assert(gen >= 0);
1884     gc_assert(gen < NUM_GENERATIONS);
1885
1886     head = generations[gen].lutexes;
1887
1888     lutex->gen = gen;
1889     lutex->next = head;
1890     lutex->prev = NULL;
1891     if (head)
1892         head->prev = lutex;
1893     generations[gen].lutexes = lutex;
1894 }
1895
1896 /*
1897  * Stop tracking LUTEX in the GC by removing it from the appropriate
1898  * linked lists. This will only be called during GC, so no locking is
1899  * needed.
1900  */
1901 void
1902 gencgc_unregister_lutex (struct lutex *lutex) {
1903     if (lutex->prev) {
1904         lutex->prev->next = lutex->next;
1905     } else {
1906         generations[lutex->gen].lutexes = lutex->next;
1907     }
1908
1909     if (lutex->next) {
1910         lutex->next->prev = lutex->prev;
1911     }
1912
1913     lutex->next = NULL;
1914     lutex->prev = NULL;
1915     lutex->gen = -1;
1916 }
1917
1918 /*
1919  * Mark all lutexes in generation GEN as not live.
1920  */
1921 static void
1922 unmark_lutexes (generation_index_t gen) {
1923     struct lutex *lutex = generations[gen].lutexes;
1924
1925     while (lutex) {
1926         lutex->live = 0;
1927         lutex = lutex->next;
1928     }
1929 }
1930
1931 /*
1932  * Finalize all lutexes in generation GEN that have not been marked live.
1933  */
1934 static void
1935 reap_lutexes (generation_index_t gen) {
1936     struct lutex *lutex = generations[gen].lutexes;
1937
1938     while (lutex) {
1939         struct lutex *next = lutex->next;
1940         if (!lutex->live) {
1941             lutex_destroy((tagged_lutex_t) lutex);
1942             gencgc_unregister_lutex(lutex);
1943         }
1944         lutex = next;
1945     }
1946 }
1947
1948 /*
1949  * Mark LUTEX as live.
1950  */
1951 static void
1952 mark_lutex (lispobj tagged_lutex) {
1953     struct lutex *lutex = (struct lutex*) native_pointer(tagged_lutex);
1954
1955     lutex->live = 1;
1956 }
1957
1958 /*
1959  * Move all lutexes in generation FROM to generation TO.
1960  */
1961 static void
1962 move_lutexes (generation_index_t from, generation_index_t to) {
1963     struct lutex *tail = generations[from].lutexes;
1964
1965     /* Nothing to move */
1966     if (!tail)
1967         return;
1968
1969     /* Change the generation of the lutexes in FROM. */
1970     while (tail->next) {
1971         tail->gen = to;
1972         tail = tail->next;
1973     }
1974     tail->gen = to;
1975
1976     /* Link the last lutex in the FROM list to the start of the TO list */
1977     tail->next = generations[to].lutexes;
1978
1979     /* And vice versa */
1980     if (generations[to].lutexes) {
1981         generations[to].lutexes->prev = tail;
1982     }
1983
1984     /* And update the generations structures to match this */
1985     generations[to].lutexes = generations[from].lutexes;
1986     generations[from].lutexes = NULL;
1987 }
1988
1989 static long
1990 scav_lutex(lispobj *where, lispobj object)
1991 {
1992     mark_lutex((lispobj) where);
1993
1994     return CEILING(sizeof(struct lutex)/sizeof(lispobj), 2);
1995 }
1996
1997 static lispobj
1998 trans_lutex(lispobj object)
1999 {
2000     struct lutex *lutex = (struct lutex *) native_pointer(object);
2001     lispobj copied;
2002     size_t words = CEILING(sizeof(struct lutex)/sizeof(lispobj), 2);
2003     gc_assert(is_lisp_pointer(object));
2004     copied = copy_object(object, words);
2005
2006     /* Update the links, since the lutex moved in memory. */
2007     if (lutex->next) {
2008         lutex->next->prev = (struct lutex *) native_pointer(copied);
2009     }
2010
2011     if (lutex->prev) {
2012         lutex->prev->next = (struct lutex *) native_pointer(copied);
2013     } else {
2014         generations[lutex->gen].lutexes =
2015           (struct lutex *) native_pointer(copied);
2016     }
2017
2018     return copied;
2019 }
2020
2021 static long
2022 size_lutex(lispobj *where)
2023 {
2024     return CEILING(sizeof(struct lutex)/sizeof(lispobj), 2);
2025 }
2026 #endif /* LUTEX_WIDETAG */
2027
2028 \f
2029 /*
2030  * weak pointers
2031  */
2032
2033 /* XX This is a hack adapted from cgc.c. These don't work too
2034  * efficiently with the gencgc as a list of the weak pointers is
2035  * maintained within the objects which causes writes to the pages. A
2036  * limited attempt is made to avoid unnecessary writes, but this needs
2037  * a re-think. */
2038 #define WEAK_POINTER_NWORDS \
2039     CEILING((sizeof(struct weak_pointer) / sizeof(lispobj)), 2)
2040
2041 static long
2042 scav_weak_pointer(lispobj *where, lispobj object)
2043 {
2044     struct weak_pointer *wp = weak_pointers;
2045     /* Push the weak pointer onto the list of weak pointers.
2046      * Do I have to watch for duplicates? Originally this was
2047      * part of trans_weak_pointer but that didn't work in the
2048      * case where the WP was in a promoted region.
2049      */
2050
2051     /* Check whether it's already in the list. */
2052     while (wp != NULL) {
2053         if (wp == (struct weak_pointer*)where) {
2054             break;
2055         }
2056         wp = wp->next;
2057     }
2058     if (wp == NULL) {
2059         /* Add it to the start of the list. */
2060         wp = (struct weak_pointer*)where;
2061         if (wp->next != weak_pointers) {
2062             wp->next = weak_pointers;
2063         } else {
2064             /*SHOW("avoided write to weak pointer");*/
2065         }
2066         weak_pointers = wp;
2067     }
2068
2069     /* Do not let GC scavenge the value slot of the weak pointer.
2070      * (That is why it is a weak pointer.) */
2071
2072     return WEAK_POINTER_NWORDS;
2073 }
2074
2075 \f
2076 lispobj *
2077 search_read_only_space(void *pointer)
2078 {
2079     lispobj *start = (lispobj *) READ_ONLY_SPACE_START;
2080     lispobj *end = (lispobj *) SymbolValue(READ_ONLY_SPACE_FREE_POINTER,0);
2081     if ((pointer < (void *)start) || (pointer >= (void *)end))
2082         return NULL;
2083     return (gc_search_space(start,
2084                             (((lispobj *)pointer)+2)-start,
2085                             (lispobj *) pointer));
2086 }
2087
2088 lispobj *
2089 search_static_space(void *pointer)
2090 {
2091     lispobj *start = (lispobj *)STATIC_SPACE_START;
2092     lispobj *end = (lispobj *)SymbolValue(STATIC_SPACE_FREE_POINTER,0);
2093     if ((pointer < (void *)start) || (pointer >= (void *)end))
2094         return NULL;
2095     return (gc_search_space(start,
2096                             (((lispobj *)pointer)+2)-start,
2097                             (lispobj *) pointer));
2098 }
2099
2100 /* a faster version for searching the dynamic space. This will work even
2101  * if the object is in a current allocation region. */
2102 lispobj *
2103 search_dynamic_space(void *pointer)
2104 {
2105     page_index_t page_index = find_page_index(pointer);
2106     lispobj *start;
2107
2108     /* The address may be invalid, so do some checks. */
2109     if ((page_index == -1) ||
2110         (page_table[page_index].allocated == FREE_PAGE_FLAG))
2111         return NULL;
2112     start = (lispobj *)((void *)page_address(page_index)
2113                         + page_table[page_index].first_object_offset);
2114     return (gc_search_space(start,
2115                             (((lispobj *)pointer)+2)-start,
2116                             (lispobj *)pointer));
2117 }
2118
2119 #if defined(LISP_FEATURE_X86) || defined(LISP_FEATURE_X86_64)
2120
2121 /* Is there any possibility that pointer is a valid Lisp object
2122  * reference, and/or something else (e.g. subroutine call return
2123  * address) which should prevent us from moving the referred-to thing?
2124  * This is called from preserve_pointers() */
2125 static int
2126 possibly_valid_dynamic_space_pointer(lispobj *pointer)
2127 {
2128     lispobj *start_addr;
2129
2130     /* Find the object start address. */
2131     if ((start_addr = search_dynamic_space(pointer)) == NULL) {
2132         return 0;
2133     }
2134
2135     /* We need to allow raw pointers into Code objects for return
2136      * addresses. This will also pick up pointers to functions in code
2137      * objects. */
2138     if (widetag_of(*start_addr) == CODE_HEADER_WIDETAG) {
2139         /* XXX could do some further checks here */
2140         return 1;
2141     }
2142
2143     /* If it's not a return address then it needs to be a valid Lisp
2144      * pointer. */
2145     if (!is_lisp_pointer((lispobj)pointer)) {
2146         return 0;
2147     }
2148
2149     /* Check that the object pointed to is consistent with the pointer
2150      * low tag.
2151      */
2152     switch (lowtag_of((lispobj)pointer)) {
2153     case FUN_POINTER_LOWTAG:
2154         /* Start_addr should be the enclosing code object, or a closure
2155          * header. */
2156         switch (widetag_of(*start_addr)) {
2157         case CODE_HEADER_WIDETAG:
2158             /* This case is probably caught above. */
2159             break;
2160         case CLOSURE_HEADER_WIDETAG:
2161         case FUNCALLABLE_INSTANCE_HEADER_WIDETAG:
2162             if ((unsigned long)pointer !=
2163                 ((unsigned long)start_addr+FUN_POINTER_LOWTAG)) {
2164                 if (gencgc_verbose)
2165                     FSHOW((stderr,
2166                            "/Wf2: %x %x %x\n",
2167                            pointer, start_addr, *start_addr));
2168                 return 0;
2169             }
2170             break;
2171         default:
2172             if (gencgc_verbose)
2173                 FSHOW((stderr,
2174                        "/Wf3: %x %x %x\n",
2175                        pointer, start_addr, *start_addr));
2176             return 0;
2177         }
2178         break;
2179     case LIST_POINTER_LOWTAG:
2180         if ((unsigned long)pointer !=
2181             ((unsigned long)start_addr+LIST_POINTER_LOWTAG)) {
2182             if (gencgc_verbose)
2183                 FSHOW((stderr,
2184                        "/Wl1: %x %x %x\n",
2185                        pointer, start_addr, *start_addr));
2186             return 0;
2187         }
2188         /* Is it plausible cons? */
2189         if ((is_lisp_pointer(start_addr[0])
2190             || (fixnump(start_addr[0]))
2191             || (widetag_of(start_addr[0]) == CHARACTER_WIDETAG)
2192 #if N_WORD_BITS == 64
2193             || (widetag_of(start_addr[0]) == SINGLE_FLOAT_WIDETAG)
2194 #endif
2195             || (widetag_of(start_addr[0]) == UNBOUND_MARKER_WIDETAG))
2196            && (is_lisp_pointer(start_addr[1])
2197                || (fixnump(start_addr[1]))
2198                || (widetag_of(start_addr[1]) == CHARACTER_WIDETAG)
2199 #if N_WORD_BITS == 64
2200                || (widetag_of(start_addr[1]) == SINGLE_FLOAT_WIDETAG)
2201 #endif
2202                || (widetag_of(start_addr[1]) == UNBOUND_MARKER_WIDETAG)))
2203             break;
2204         else {
2205             if (gencgc_verbose)
2206                 FSHOW((stderr,
2207                        "/Wl2: %x %x %x\n",
2208                        pointer, start_addr, *start_addr));
2209             return 0;
2210         }
2211     case INSTANCE_POINTER_LOWTAG:
2212         if ((unsigned long)pointer !=
2213             ((unsigned long)start_addr+INSTANCE_POINTER_LOWTAG)) {
2214             if (gencgc_verbose)
2215                 FSHOW((stderr,
2216                        "/Wi1: %x %x %x\n",
2217                        pointer, start_addr, *start_addr));
2218             return 0;
2219         }
2220         if (widetag_of(start_addr[0]) != INSTANCE_HEADER_WIDETAG) {
2221             if (gencgc_verbose)
2222                 FSHOW((stderr,
2223                        "/Wi2: %x %x %x\n",
2224                        pointer, start_addr, *start_addr));
2225             return 0;
2226         }
2227         break;
2228     case OTHER_POINTER_LOWTAG:
2229         if ((unsigned long)pointer !=
2230             ((unsigned long)start_addr+OTHER_POINTER_LOWTAG)) {
2231             if (gencgc_verbose)
2232                 FSHOW((stderr,
2233                        "/Wo1: %x %x %x\n",
2234                        pointer, start_addr, *start_addr));
2235             return 0;
2236         }
2237         /* Is it plausible?  Not a cons. XXX should check the headers. */
2238         if (is_lisp_pointer(start_addr[0]) || ((start_addr[0] & 3) == 0)) {
2239             if (gencgc_verbose)
2240                 FSHOW((stderr,
2241                        "/Wo2: %x %x %x\n",
2242                        pointer, start_addr, *start_addr));
2243             return 0;
2244         }
2245         switch (widetag_of(start_addr[0])) {
2246         case UNBOUND_MARKER_WIDETAG:
2247         case NO_TLS_VALUE_MARKER_WIDETAG:
2248         case CHARACTER_WIDETAG:
2249 #if N_WORD_BITS == 64
2250         case SINGLE_FLOAT_WIDETAG:
2251 #endif
2252             if (gencgc_verbose)
2253                 FSHOW((stderr,
2254                        "*Wo3: %x %x %x\n",
2255                        pointer, start_addr, *start_addr));
2256             return 0;
2257
2258             /* only pointed to by function pointers? */
2259         case CLOSURE_HEADER_WIDETAG:
2260         case FUNCALLABLE_INSTANCE_HEADER_WIDETAG:
2261             if (gencgc_verbose)
2262                 FSHOW((stderr,
2263                        "*Wo4: %x %x %x\n",
2264                        pointer, start_addr, *start_addr));
2265             return 0;
2266
2267         case INSTANCE_HEADER_WIDETAG:
2268             if (gencgc_verbose)
2269                 FSHOW((stderr,
2270                        "*Wo5: %x %x %x\n",
2271                        pointer, start_addr, *start_addr));
2272             return 0;
2273
2274             /* the valid other immediate pointer objects */
2275         case SIMPLE_VECTOR_WIDETAG:
2276         case RATIO_WIDETAG:
2277         case COMPLEX_WIDETAG:
2278 #ifdef COMPLEX_SINGLE_FLOAT_WIDETAG
2279         case COMPLEX_SINGLE_FLOAT_WIDETAG:
2280 #endif
2281 #ifdef COMPLEX_DOUBLE_FLOAT_WIDETAG
2282         case COMPLEX_DOUBLE_FLOAT_WIDETAG:
2283 #endif
2284 #ifdef COMPLEX_LONG_FLOAT_WIDETAG
2285         case COMPLEX_LONG_FLOAT_WIDETAG:
2286 #endif
2287         case SIMPLE_ARRAY_WIDETAG:
2288         case COMPLEX_BASE_STRING_WIDETAG:
2289 #ifdef COMPLEX_CHARACTER_STRING_WIDETAG
2290         case COMPLEX_CHARACTER_STRING_WIDETAG:
2291 #endif
2292         case COMPLEX_VECTOR_NIL_WIDETAG:
2293         case COMPLEX_BIT_VECTOR_WIDETAG:
2294         case COMPLEX_VECTOR_WIDETAG:
2295         case COMPLEX_ARRAY_WIDETAG:
2296         case VALUE_CELL_HEADER_WIDETAG:
2297         case SYMBOL_HEADER_WIDETAG:
2298         case FDEFN_WIDETAG:
2299         case CODE_HEADER_WIDETAG:
2300         case BIGNUM_WIDETAG:
2301 #if N_WORD_BITS != 64
2302         case SINGLE_FLOAT_WIDETAG:
2303 #endif
2304         case DOUBLE_FLOAT_WIDETAG:
2305 #ifdef LONG_FLOAT_WIDETAG
2306         case LONG_FLOAT_WIDETAG:
2307 #endif
2308         case SIMPLE_BASE_STRING_WIDETAG:
2309 #ifdef SIMPLE_CHARACTER_STRING_WIDETAG
2310         case SIMPLE_CHARACTER_STRING_WIDETAG:
2311 #endif
2312         case SIMPLE_BIT_VECTOR_WIDETAG:
2313         case SIMPLE_ARRAY_NIL_WIDETAG:
2314         case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_2_WIDETAG:
2315         case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_4_WIDETAG:
2316         case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_7_WIDETAG:
2317         case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_8_WIDETAG:
2318         case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_15_WIDETAG:
2319         case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_16_WIDETAG:
2320 #ifdef  SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_29_WIDETAG
2321         case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_29_WIDETAG:
2322 #endif
2323         case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_31_WIDETAG:
2324         case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_32_WIDETAG:
2325 #ifdef  SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_60_WIDETAG
2326         case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_60_WIDETAG:
2327 #endif
2328 #ifdef  SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_63_WIDETAG
2329         case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_63_WIDETAG:
2330 #endif
2331 #ifdef  SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_64_WIDETAG
2332         case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_64_WIDETAG:
2333 #endif
2334 #ifdef SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_8_WIDETAG
2335         case SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_8_WIDETAG:
2336 #endif
2337 #ifdef SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_16_WIDETAG
2338         case SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_16_WIDETAG:
2339 #endif
2340 #ifdef SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_30_WIDETAG
2341         case SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_30_WIDETAG:
2342 #endif
2343 #ifdef SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_32_WIDETAG
2344         case SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_32_WIDETAG:
2345 #endif
2346 #ifdef SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_61_WIDETAG
2347         case SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_61_WIDETAG:
2348 #endif
2349 #ifdef SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_64_WIDETAG
2350         case SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_64_WIDETAG:
2351 #endif
2352         case SIMPLE_ARRAY_SINGLE_FLOAT_WIDETAG:
2353         case SIMPLE_ARRAY_DOUBLE_FLOAT_WIDETAG:
2354 #ifdef SIMPLE_ARRAY_LONG_FLOAT_WIDETAG
2355         case SIMPLE_ARRAY_LONG_FLOAT_WIDETAG:
2356 #endif
2357 #ifdef SIMPLE_ARRAY_COMPLEX_SINGLE_FLOAT_WIDETAG
2358         case SIMPLE_ARRAY_COMPLEX_SINGLE_FLOAT_WIDETAG:
2359 #endif
2360 #ifdef SIMPLE_ARRAY_COMPLEX_DOUBLE_FLOAT_WIDETAG
2361         case SIMPLE_ARRAY_COMPLEX_DOUBLE_FLOAT_WIDETAG:
2362 #endif
2363 #ifdef SIMPLE_ARRAY_COMPLEX_LONG_FLOAT_WIDETAG
2364         case SIMPLE_ARRAY_COMPLEX_LONG_FLOAT_WIDETAG:
2365 #endif
2366         case SAP_WIDETAG:
2367         case WEAK_POINTER_WIDETAG:
2368 #ifdef LUTEX_WIDETAG
2369         case LUTEX_WIDETAG:
2370 #endif
2371             break;
2372
2373         default:
2374             if (gencgc_verbose)
2375                 FSHOW((stderr,
2376                        "/Wo6: %x %x %x\n",
2377                        pointer, start_addr, *start_addr));
2378             return 0;
2379         }
2380         break;
2381     default:
2382         if (gencgc_verbose)
2383             FSHOW((stderr,
2384                    "*W?: %x %x %x\n",
2385                    pointer, start_addr, *start_addr));
2386         return 0;
2387     }
2388
2389     /* looks good */
2390     return 1;
2391 }
2392
2393 /* Adjust large bignum and vector objects. This will adjust the
2394  * allocated region if the size has shrunk, and move unboxed objects
2395  * into unboxed pages. The pages are not promoted here, and the
2396  * promoted region is not added to the new_regions; this is really
2397  * only designed to be called from preserve_pointer(). Shouldn't fail
2398  * if this is missed, just may delay the moving of objects to unboxed
2399  * pages, and the freeing of pages. */
2400 static void
2401 maybe_adjust_large_object(lispobj *where)
2402 {
2403     page_index_t first_page;
2404     page_index_t next_page;
2405     long nwords;
2406
2407     long remaining_bytes;
2408     long bytes_freed;
2409     long old_bytes_used;
2410
2411     int boxed;
2412
2413     /* Check whether it's a vector or bignum object. */
2414     switch (widetag_of(where[0])) {
2415     case SIMPLE_VECTOR_WIDETAG:
2416         boxed = BOXED_PAGE_FLAG;
2417         break;
2418     case BIGNUM_WIDETAG:
2419     case SIMPLE_BASE_STRING_WIDETAG:
2420 #ifdef SIMPLE_CHARACTER_STRING_WIDETAG
2421     case SIMPLE_CHARACTER_STRING_WIDETAG:
2422 #endif
2423     case SIMPLE_BIT_VECTOR_WIDETAG:
2424     case SIMPLE_ARRAY_NIL_WIDETAG:
2425     case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_2_WIDETAG:
2426     case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_4_WIDETAG:
2427     case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_7_WIDETAG:
2428     case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_8_WIDETAG:
2429     case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_15_WIDETAG:
2430     case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_16_WIDETAG:
2431 #ifdef  SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_29_WIDETAG
2432     case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_29_WIDETAG:
2433 #endif
2434     case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_31_WIDETAG:
2435     case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_32_WIDETAG:
2436 #ifdef SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_60_WIDETAG
2437     case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_60_WIDETAG:
2438 #endif
2439 #ifdef SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_63_WIDETAG
2440     case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_63_WIDETAG:
2441 #endif
2442 #ifdef SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_64_WIDETAG
2443     case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_64_WIDETAG:
2444 #endif
2445 #ifdef SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_8_WIDETAG
2446     case SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_8_WIDETAG:
2447 #endif
2448 #ifdef SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_16_WIDETAG
2449     case SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_16_WIDETAG:
2450 #endif
2451 #ifdef SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_30_WIDETAG
2452     case SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_30_WIDETAG:
2453 #endif
2454 #ifdef SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_32_WIDETAG
2455     case SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_32_WIDETAG:
2456 #endif
2457 #ifdef SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_61_WIDETAG
2458     case SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_61_WIDETAG:
2459 #endif
2460 #ifdef SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_64_WIDETAG
2461     case SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_64_WIDETAG:
2462 #endif
2463     case SIMPLE_ARRAY_SINGLE_FLOAT_WIDETAG:
2464     case SIMPLE_ARRAY_DOUBLE_FLOAT_WIDETAG:
2465 #ifdef SIMPLE_ARRAY_LONG_FLOAT_WIDETAG
2466     case SIMPLE_ARRAY_LONG_FLOAT_WIDETAG:
2467 #endif
2468 #ifdef SIMPLE_ARRAY_COMPLEX_SINGLE_FLOAT_WIDETAG
2469     case SIMPLE_ARRAY_COMPLEX_SINGLE_FLOAT_WIDETAG:
2470 #endif
2471 #ifdef SIMPLE_ARRAY_COMPLEX_DOUBLE_FLOAT_WIDETAG
2472     case SIMPLE_ARRAY_COMPLEX_DOUBLE_FLOAT_WIDETAG:
2473 #endif
2474 #ifdef SIMPLE_ARRAY_COMPLEX_LONG_FLOAT_WIDETAG
2475     case SIMPLE_ARRAY_COMPLEX_LONG_FLOAT_WIDETAG:
2476 #endif
2477         boxed = UNBOXED_PAGE_FLAG;
2478         break;
2479     default:
2480         return;
2481     }
2482
2483     /* Find its current size. */
2484     nwords = (sizetab[widetag_of(where[0])])(where);
2485
2486     first_page = find_page_index((void *)where);
2487     gc_assert(first_page >= 0);
2488
2489     /* Note: Any page write-protection must be removed, else a later
2490      * scavenge_newspace may incorrectly not scavenge these pages.
2491      * This would not be necessary if they are added to the new areas,
2492      * but lets do it for them all (they'll probably be written
2493      * anyway?). */
2494
2495     gc_assert(page_table[first_page].first_object_offset == 0);
2496
2497     next_page = first_page;
2498     remaining_bytes = nwords*N_WORD_BYTES;
2499     while (remaining_bytes > PAGE_BYTES) {
2500         gc_assert(page_table[next_page].gen == from_space);
2501         gc_assert((page_table[next_page].allocated == BOXED_PAGE_FLAG)
2502                   || (page_table[next_page].allocated == UNBOXED_PAGE_FLAG));
2503         gc_assert(page_table[next_page].large_object);
2504         gc_assert(page_table[next_page].first_object_offset ==
2505                   -PAGE_BYTES*(next_page-first_page));
2506         gc_assert(page_table[next_page].bytes_used == PAGE_BYTES);
2507
2508         page_table[next_page].allocated = boxed;
2509
2510         /* Shouldn't be write-protected at this stage. Essential that the
2511          * pages aren't. */
2512         gc_assert(!page_table[next_page].write_protected);
2513         remaining_bytes -= PAGE_BYTES;
2514         next_page++;
2515     }
2516
2517     /* Now only one page remains, but the object may have shrunk so
2518      * there may be more unused pages which will be freed. */
2519
2520     /* Object may have shrunk but shouldn't have grown - check. */
2521     gc_assert(page_table[next_page].bytes_used >= remaining_bytes);
2522
2523     page_table[next_page].allocated = boxed;
2524     gc_assert(page_table[next_page].allocated ==
2525               page_table[first_page].allocated);
2526
2527     /* Adjust the bytes_used. */
2528     old_bytes_used = page_table[next_page].bytes_used;
2529     page_table[next_page].bytes_used = remaining_bytes;
2530
2531     bytes_freed = old_bytes_used - remaining_bytes;
2532
2533     /* Free any remaining pages; needs care. */
2534     next_page++;
2535     while ((old_bytes_used == PAGE_BYTES) &&
2536            (page_table[next_page].gen == from_space) &&
2537            ((page_table[next_page].allocated == UNBOXED_PAGE_FLAG)
2538             || (page_table[next_page].allocated == BOXED_PAGE_FLAG)) &&
2539            page_table[next_page].large_object &&
2540            (page_table[next_page].first_object_offset ==
2541             -(next_page - first_page)*PAGE_BYTES)) {
2542         /* It checks out OK, free the page. We don't need to both zeroing
2543          * pages as this should have been done before shrinking the
2544          * object. These pages shouldn't be write protected as they
2545          * should be zero filled. */
2546         gc_assert(page_table[next_page].write_protected == 0);
2547
2548         old_bytes_used = page_table[next_page].bytes_used;
2549         page_table[next_page].allocated = FREE_PAGE_FLAG;
2550         page_table[next_page].bytes_used = 0;
2551         bytes_freed += old_bytes_used;
2552         next_page++;
2553     }
2554
2555     if ((bytes_freed > 0) && gencgc_verbose) {
2556         FSHOW((stderr,
2557                "/maybe_adjust_large_object() freed %d\n",
2558                bytes_freed));
2559     }
2560
2561     generations[from_space].bytes_allocated -= bytes_freed;
2562     bytes_allocated -= bytes_freed;
2563
2564     return;
2565 }
2566
2567 /* Take a possible pointer to a Lisp object and mark its page in the
2568  * page_table so that it will not be relocated during a GC.
2569  *
2570  * This involves locating the page it points to, then backing up to
2571  * the start of its region, then marking all pages dont_move from there
2572  * up to the first page that's not full or has a different generation
2573  *
2574  * It is assumed that all the page static flags have been cleared at
2575  * the start of a GC.
2576  *
2577  * It is also assumed that the current gc_alloc() region has been
2578  * flushed and the tables updated. */
2579
2580 static void
2581 preserve_pointer(void *addr)
2582 {
2583     page_index_t addr_page_index = find_page_index(addr);
2584     page_index_t first_page;
2585     page_index_t i;
2586     unsigned int region_allocation;
2587
2588     /* quick check 1: Address is quite likely to have been invalid. */
2589     if ((addr_page_index == -1)
2590         || (page_table[addr_page_index].allocated == FREE_PAGE_FLAG)
2591         || (page_table[addr_page_index].bytes_used == 0)
2592         || (page_table[addr_page_index].gen != from_space)
2593         /* Skip if already marked dont_move. */
2594         || (page_table[addr_page_index].dont_move != 0))
2595         return;
2596     gc_assert(!(page_table[addr_page_index].allocated&OPEN_REGION_PAGE_FLAG));
2597     /* (Now that we know that addr_page_index is in range, it's
2598      * safe to index into page_table[] with it.) */
2599     region_allocation = page_table[addr_page_index].allocated;
2600
2601     /* quick check 2: Check the offset within the page.
2602      *
2603      */
2604     if (((unsigned long)addr & (PAGE_BYTES - 1)) > page_table[addr_page_index].bytes_used)
2605         return;
2606
2607     /* Filter out anything which can't be a pointer to a Lisp object
2608      * (or, as a special case which also requires dont_move, a return
2609      * address referring to something in a CodeObject). This is
2610      * expensive but important, since it vastly reduces the
2611      * probability that random garbage will be bogusly interpreted as
2612      * a pointer which prevents a page from moving. */
2613     if (!(possibly_valid_dynamic_space_pointer(addr)))
2614         return;
2615
2616     /* Find the beginning of the region.  Note that there may be
2617      * objects in the region preceding the one that we were passed a
2618      * pointer to: if this is the case, we will write-protect all the
2619      * previous objects' pages too.     */
2620
2621 #if 0
2622     /* I think this'd work just as well, but without the assertions.
2623      * -dan 2004.01.01 */
2624     first_page=
2625         find_page_index(page_address(addr_page_index)+
2626                         page_table[addr_page_index].first_object_offset);
2627 #else
2628     first_page = addr_page_index;
2629     while (page_table[first_page].first_object_offset != 0) {
2630         --first_page;
2631         /* Do some checks. */
2632         gc_assert(page_table[first_page].bytes_used == PAGE_BYTES);
2633         gc_assert(page_table[first_page].gen == from_space);
2634         gc_assert(page_table[first_page].allocated == region_allocation);
2635     }
2636 #endif
2637
2638     /* Adjust any large objects before promotion as they won't be
2639      * copied after promotion. */
2640     if (page_table[first_page].large_object) {
2641         maybe_adjust_large_object(page_address(first_page));
2642         /* If a large object has shrunk then addr may now point to a
2643          * free area in which case it's ignored here. Note it gets
2644          * through the valid pointer test above because the tail looks
2645          * like conses. */
2646         if ((page_table[addr_page_index].allocated == FREE_PAGE_FLAG)
2647             || (page_table[addr_page_index].bytes_used == 0)
2648             /* Check the offset within the page. */
2649             || (((unsigned long)addr & (PAGE_BYTES - 1))
2650                 > page_table[addr_page_index].bytes_used)) {
2651             FSHOW((stderr,
2652                    "weird? ignore ptr 0x%x to freed area of large object\n",
2653                    addr));
2654             return;
2655         }
2656         /* It may have moved to unboxed pages. */
2657         region_allocation = page_table[first_page].allocated;
2658     }
2659
2660     /* Now work forward until the end of this contiguous area is found,
2661      * marking all pages as dont_move. */
2662     for (i = first_page; ;i++) {
2663         gc_assert(page_table[i].allocated == region_allocation);
2664
2665         /* Mark the page static. */
2666         page_table[i].dont_move = 1;
2667
2668         /* Move the page to the new_space. XX I'd rather not do this
2669          * but the GC logic is not quite able to copy with the static
2670          * pages remaining in the from space. This also requires the
2671          * generation bytes_allocated counters be updated. */
2672         page_table[i].gen = new_space;
2673         generations[new_space].bytes_allocated += page_table[i].bytes_used;
2674         generations[from_space].bytes_allocated -= page_table[i].bytes_used;
2675
2676         /* It is essential that the pages are not write protected as
2677          * they may have pointers into the old-space which need
2678          * scavenging. They shouldn't be write protected at this
2679          * stage. */
2680         gc_assert(!page_table[i].write_protected);
2681
2682         /* Check whether this is the last page in this contiguous block.. */
2683         if ((page_table[i].bytes_used < PAGE_BYTES)
2684             /* ..or it is PAGE_BYTES and is the last in the block */
2685             || (page_table[i+1].allocated == FREE_PAGE_FLAG)
2686             || (page_table[i+1].bytes_used == 0) /* next page free */
2687             || (page_table[i+1].gen != from_space) /* diff. gen */
2688             || (page_table[i+1].first_object_offset == 0))
2689             break;
2690     }
2691
2692     /* Check that the page is now static. */
2693     gc_assert(page_table[addr_page_index].dont_move != 0);
2694 }
2695
2696 #endif  // defined(LISP_FEATURE_X86) || defined(LISP_FEATURE_X86_64)
2697
2698 \f
2699 /* If the given page is not write-protected, then scan it for pointers
2700  * to younger generations or the top temp. generation, if no
2701  * suspicious pointers are found then the page is write-protected.
2702  *
2703  * Care is taken to check for pointers to the current gc_alloc()
2704  * region if it is a younger generation or the temp. generation. This
2705  * frees the caller from doing a gc_alloc_update_page_tables(). Actually
2706  * the gc_alloc_generation does not need to be checked as this is only
2707  * called from scavenge_generation() when the gc_alloc generation is
2708  * younger, so it just checks if there is a pointer to the current
2709  * region.
2710  *
2711  * We return 1 if the page was write-protected, else 0. */
2712 static int
2713 update_page_write_prot(page_index_t page)
2714 {
2715     generation_index_t gen = page_table[page].gen;
2716     long j;
2717     int wp_it = 1;
2718     void **page_addr = (void **)page_address(page);
2719     long num_words = page_table[page].bytes_used / N_WORD_BYTES;
2720
2721     /* Shouldn't be a free page. */
2722     gc_assert(page_table[page].allocated != FREE_PAGE_FLAG);
2723     gc_assert(page_table[page].bytes_used != 0);
2724
2725     /* Skip if it's already write-protected, pinned, or unboxed */
2726     if (page_table[page].write_protected
2727         /* FIXME: What's the reason for not write-protecting pinned pages? */
2728         || page_table[page].dont_move
2729         || (page_table[page].allocated & UNBOXED_PAGE_FLAG))
2730         return (0);
2731
2732     /* Scan the page for pointers to younger generations or the
2733      * top temp. generation. */
2734
2735     for (j = 0; j < num_words; j++) {
2736         void *ptr = *(page_addr+j);
2737         page_index_t index = find_page_index(ptr);
2738
2739         /* Check that it's in the dynamic space */
2740         if (index != -1)
2741             if (/* Does it point to a younger or the temp. generation? */
2742                 ((page_table[index].allocated != FREE_PAGE_FLAG)
2743                  && (page_table[index].bytes_used != 0)
2744                  && ((page_table[index].gen < gen)
2745                      || (page_table[index].gen == SCRATCH_GENERATION)))
2746
2747                 /* Or does it point within a current gc_alloc() region? */
2748                 || ((boxed_region.start_addr <= ptr)
2749                     && (ptr <= boxed_region.free_pointer))
2750                 || ((unboxed_region.start_addr <= ptr)
2751                     && (ptr <= unboxed_region.free_pointer))) {
2752                 wp_it = 0;
2753                 break;
2754             }
2755     }
2756
2757     if (wp_it == 1) {
2758         /* Write-protect the page. */
2759         /*FSHOW((stderr, "/write-protecting page %d gen %d\n", page, gen));*/
2760
2761         os_protect((void *)page_addr,
2762                    PAGE_BYTES,
2763                    OS_VM_PROT_READ|OS_VM_PROT_EXECUTE);
2764
2765         /* Note the page as protected in the page tables. */
2766         page_table[page].write_protected = 1;
2767     }
2768
2769     return (wp_it);
2770 }
2771
2772 /* Scavenge all generations from FROM to TO, inclusive, except for
2773  * new_space which needs special handling, as new objects may be
2774  * added which are not checked here - use scavenge_newspace generation.
2775  *
2776  * Write-protected pages should not have any pointers to the
2777  * from_space so do need scavenging; thus write-protected pages are
2778  * not always scavenged. There is some code to check that these pages
2779  * are not written; but to check fully the write-protected pages need
2780  * to be scavenged by disabling the code to skip them.
2781  *
2782  * Under the current scheme when a generation is GCed the younger
2783  * generations will be empty. So, when a generation is being GCed it
2784  * is only necessary to scavenge the older generations for pointers
2785  * not the younger. So a page that does not have pointers to younger
2786  * generations does not need to be scavenged.
2787  *
2788  * The write-protection can be used to note pages that don't have
2789  * pointers to younger pages. But pages can be written without having
2790  * pointers to younger generations. After the pages are scavenged here
2791  * they can be scanned for pointers to younger generations and if
2792  * there are none the page can be write-protected.
2793  *
2794  * One complication is when the newspace is the top temp. generation.
2795  *
2796  * Enabling SC_GEN_CK scavenges the write-protected pages and checks
2797  * that none were written, which they shouldn't be as they should have
2798  * no pointers to younger generations. This breaks down for weak
2799  * pointers as the objects contain a link to the next and are written
2800  * if a weak pointer is scavenged. Still it's a useful check. */
2801 static void
2802 scavenge_generations(generation_index_t from, generation_index_t to)
2803 {
2804     page_index_t i;
2805     int num_wp = 0;
2806
2807 #define SC_GEN_CK 0
2808 #if SC_GEN_CK
2809     /* Clear the write_protected_cleared flags on all pages. */
2810     for (i = 0; i < page_table_pages; i++)
2811         page_table[i].write_protected_cleared = 0;
2812 #endif
2813
2814     for (i = 0; i < last_free_page; i++) {
2815         generation_index_t generation = page_table[i].gen;
2816         if ((page_table[i].allocated & BOXED_PAGE_FLAG)
2817             && (page_table[i].bytes_used != 0)
2818             && (generation != new_space)
2819             && (generation >= from)
2820             && (generation <= to)) {
2821             page_index_t last_page,j;
2822             int write_protected=1;
2823
2824             /* This should be the start of a region */
2825             gc_assert(page_table[i].first_object_offset == 0);
2826
2827             /* Now work forward until the end of the region */
2828             for (last_page = i; ; last_page++) {
2829                 write_protected =
2830                     write_protected && page_table[last_page].write_protected;
2831                 if ((page_table[last_page].bytes_used < PAGE_BYTES)
2832                     /* Or it is PAGE_BYTES and is the last in the block */
2833                     || (!(page_table[last_page+1].allocated & BOXED_PAGE_FLAG))
2834                     || (page_table[last_page+1].bytes_used == 0)
2835                     || (page_table[last_page+1].gen != generation)
2836                     || (page_table[last_page+1].first_object_offset == 0))
2837                     break;
2838             }
2839             if (!write_protected) {
2840                 scavenge(page_address(i),
2841                          (page_table[last_page].bytes_used +
2842                           (last_page-i)*PAGE_BYTES)/N_WORD_BYTES);
2843
2844                 /* Now scan the pages and write protect those that
2845                  * don't have pointers to younger generations. */
2846                 if (enable_page_protection) {
2847                     for (j = i; j <= last_page; j++) {
2848                         num_wp += update_page_write_prot(j);
2849                     }
2850                 }
2851                 if ((gencgc_verbose > 1) && (num_wp != 0)) {
2852                     FSHOW((stderr,
2853                            "/write protected %d pages within generation %d\n",
2854                            num_wp, generation));
2855                 }
2856             }
2857             i = last_page;
2858         }
2859     }
2860
2861 #if SC_GEN_CK
2862     /* Check that none of the write_protected pages in this generation
2863      * have been written to. */
2864     for (i = 0; i < page_table_pages; i++) {
2865         if ((page_table[i].allocation != FREE_PAGE_FLAG)
2866             && (page_table[i].bytes_used != 0)
2867             && (page_table[i].gen == generation)
2868             && (page_table[i].write_protected_cleared != 0)) {
2869             FSHOW((stderr, "/scavenge_generation() %d\n", generation));
2870             FSHOW((stderr,
2871                    "/page bytes_used=%d first_object_offset=%d dont_move=%d\n",
2872                     page_table[i].bytes_used,
2873                     page_table[i].first_object_offset,
2874                     page_table[i].dont_move));
2875             lose("write to protected page %d in scavenge_generation()\n", i);
2876         }
2877     }
2878 #endif
2879 }
2880
2881 \f
2882 /* Scavenge a newspace generation. As it is scavenged new objects may
2883  * be allocated to it; these will also need to be scavenged. This
2884  * repeats until there are no more objects unscavenged in the
2885  * newspace generation.
2886  *
2887  * To help improve the efficiency, areas written are recorded by
2888  * gc_alloc() and only these scavenged. Sometimes a little more will be
2889  * scavenged, but this causes no harm. An easy check is done that the
2890  * scavenged bytes equals the number allocated in the previous
2891  * scavenge.
2892  *
2893  * Write-protected pages are not scanned except if they are marked
2894  * dont_move in which case they may have been promoted and still have
2895  * pointers to the from space.
2896  *
2897  * Write-protected pages could potentially be written by alloc however
2898  * to avoid having to handle re-scavenging of write-protected pages
2899  * gc_alloc() does not write to write-protected pages.
2900  *
2901  * New areas of objects allocated are recorded alternatively in the two
2902  * new_areas arrays below. */
2903 static struct new_area new_areas_1[NUM_NEW_AREAS];
2904 static struct new_area new_areas_2[NUM_NEW_AREAS];
2905
2906 /* Do one full scan of the new space generation. This is not enough to
2907  * complete the job as new objects may be added to the generation in
2908  * the process which are not scavenged. */
2909 static void
2910 scavenge_newspace_generation_one_scan(generation_index_t generation)
2911 {
2912     page_index_t i;
2913
2914     FSHOW((stderr,
2915            "/starting one full scan of newspace generation %d\n",
2916            generation));
2917     for (i = 0; i < last_free_page; i++) {
2918         /* Note that this skips over open regions when it encounters them. */
2919         if ((page_table[i].allocated & BOXED_PAGE_FLAG)
2920             && (page_table[i].bytes_used != 0)
2921             && (page_table[i].gen == generation)
2922             && ((page_table[i].write_protected == 0)
2923                 /* (This may be redundant as write_protected is now
2924                  * cleared before promotion.) */
2925                 || (page_table[i].dont_move == 1))) {
2926             page_index_t last_page;
2927             int all_wp=1;
2928
2929             /* The scavenge will start at the first_object_offset of page i.
2930              *
2931              * We need to find the full extent of this contiguous
2932              * block in case objects span pages.
2933              *
2934              * Now work forward until the end of this contiguous area
2935              * is found. A small area is preferred as there is a
2936              * better chance of its pages being write-protected. */
2937             for (last_page = i; ;last_page++) {
2938                 /* If all pages are write-protected and movable,
2939                  * then no need to scavenge */
2940                 all_wp=all_wp && page_table[last_page].write_protected &&
2941                     !page_table[last_page].dont_move;
2942
2943                 /* Check whether this is the last page in this
2944                  * contiguous block */
2945                 if ((page_table[last_page].bytes_used < PAGE_BYTES)
2946                     /* Or it is PAGE_BYTES and is the last in the block */
2947                     || (!(page_table[last_page+1].allocated & BOXED_PAGE_FLAG))
2948                     || (page_table[last_page+1].bytes_used == 0)
2949                     || (page_table[last_page+1].gen != generation)
2950                     || (page_table[last_page+1].first_object_offset == 0))
2951                     break;
2952             }
2953
2954             /* Do a limited check for write-protected pages.  */
2955             if (!all_wp) {
2956                 long size;
2957
2958                 size = (page_table[last_page].bytes_used
2959                         + (last_page-i)*PAGE_BYTES
2960                         - page_table[i].first_object_offset)/N_WORD_BYTES;
2961                 new_areas_ignore_page = last_page;
2962
2963                 scavenge(page_address(i) +
2964                          page_table[i].first_object_offset,
2965                          size);
2966
2967             }
2968             i = last_page;
2969         }
2970     }
2971     FSHOW((stderr,
2972            "/done with one full scan of newspace generation %d\n",
2973            generation));
2974 }
2975
2976 /* Do a complete scavenge of the newspace generation. */
2977 static void
2978 scavenge_newspace_generation(generation_index_t generation)
2979 {
2980     long i;
2981
2982     /* the new_areas array currently being written to by gc_alloc() */
2983     struct new_area (*current_new_areas)[] = &new_areas_1;
2984     long current_new_areas_index;
2985
2986     /* the new_areas created by the previous scavenge cycle */
2987     struct new_area (*previous_new_areas)[] = NULL;
2988     long previous_new_areas_index;
2989
2990     /* Flush the current regions updating the tables. */
2991     gc_alloc_update_all_page_tables();
2992
2993     /* Turn on the recording of new areas by gc_alloc(). */
2994     new_areas = current_new_areas;
2995     new_areas_index = 0;
2996
2997     /* Don't need to record new areas that get scavenged anyway during
2998      * scavenge_newspace_generation_one_scan. */
2999     record_new_objects = 1;
3000
3001     /* Start with a full scavenge. */
3002     scavenge_newspace_generation_one_scan(generation);
3003
3004     /* Record all new areas now. */
3005     record_new_objects = 2;
3006
3007     /* Give a chance to weak hash tables to make other objects live.
3008      * FIXME: The algorithm implemented here for weak hash table gcing
3009      * is O(W^2+N) as Bruno Haible warns in
3010      * http://www.haible.de/bruno/papers/cs/weak/WeakDatastructures-writeup.html
3011      * see "Implementation 2". */
3012     scav_weak_hash_tables();
3013
3014     /* Flush the current regions updating the tables. */
3015     gc_alloc_update_all_page_tables();
3016
3017     /* Grab new_areas_index. */
3018     current_new_areas_index = new_areas_index;
3019
3020     /*FSHOW((stderr,
3021              "The first scan is finished; current_new_areas_index=%d.\n",
3022              current_new_areas_index));*/
3023
3024     while (current_new_areas_index > 0) {
3025         /* Move the current to the previous new areas */
3026         previous_new_areas = current_new_areas;
3027         previous_new_areas_index = current_new_areas_index;
3028
3029         /* Scavenge all the areas in previous new areas. Any new areas
3030          * allocated are saved in current_new_areas. */
3031
3032         /* Allocate an array for current_new_areas; alternating between
3033          * new_areas_1 and 2 */
3034         if (previous_new_areas == &new_areas_1)
3035             current_new_areas = &new_areas_2;
3036         else
3037             current_new_areas = &new_areas_1;
3038
3039         /* Set up for gc_alloc(). */
3040         new_areas = current_new_areas;
3041         new_areas_index = 0;
3042
3043         /* Check whether previous_new_areas had overflowed. */
3044         if (previous_new_areas_index >= NUM_NEW_AREAS) {
3045
3046             /* New areas of objects allocated have been lost so need to do a
3047              * full scan to be sure! If this becomes a problem try
3048              * increasing NUM_NEW_AREAS. */
3049             if (gencgc_verbose)
3050                 SHOW("new_areas overflow, doing full scavenge");
3051
3052             /* Don't need to record new areas that get scavenged
3053              * anyway during scavenge_newspace_generation_one_scan. */
3054             record_new_objects = 1;
3055
3056             scavenge_newspace_generation_one_scan(generation);
3057
3058             /* Record all new areas now. */
3059             record_new_objects = 2;
3060
3061             scav_weak_hash_tables();
3062
3063             /* Flush the current regions updating the tables. */
3064             gc_alloc_update_all_page_tables();
3065
3066         } else {
3067
3068             /* Work through previous_new_areas. */
3069             for (i = 0; i < previous_new_areas_index; i++) {
3070                 long page = (*previous_new_areas)[i].page;
3071                 long offset = (*previous_new_areas)[i].offset;
3072                 long size = (*previous_new_areas)[i].size / N_WORD_BYTES;
3073                 gc_assert((*previous_new_areas)[i].size % N_WORD_BYTES == 0);
3074                 scavenge(page_address(page)+offset, size);
3075             }
3076
3077             scav_weak_hash_tables();
3078
3079             /* Flush the current regions updating the tables. */
3080             gc_alloc_update_all_page_tables();
3081         }
3082
3083         current_new_areas_index = new_areas_index;
3084
3085         /*FSHOW((stderr,
3086                  "The re-scan has finished; current_new_areas_index=%d.\n",
3087                  current_new_areas_index));*/
3088     }
3089
3090     /* Turn off recording of areas allocated by gc_alloc(). */
3091     record_new_objects = 0;
3092
3093 #if SC_NS_GEN_CK
3094     /* Check that none of the write_protected pages in this generation
3095      * have been written to. */
3096     for (i = 0; i < page_table_pages; i++) {
3097         if ((page_table[i].allocation != FREE_PAGE_FLAG)
3098             && (page_table[i].bytes_used != 0)
3099             && (page_table[i].gen == generation)
3100             && (page_table[i].write_protected_cleared != 0)
3101             && (page_table[i].dont_move == 0)) {
3102             lose("write protected page %d written to in scavenge_newspace_generation\ngeneration=%d dont_move=%d\n",
3103                  i, generation, page_table[i].dont_move);
3104         }
3105     }
3106 #endif
3107 }
3108 \f
3109 /* Un-write-protect all the pages in from_space. This is done at the
3110  * start of a GC else there may be many page faults while scavenging
3111  * the newspace (I've seen drive the system time to 99%). These pages
3112  * would need to be unprotected anyway before unmapping in
3113  * free_oldspace; not sure what effect this has on paging.. */
3114 static void
3115 unprotect_oldspace(void)
3116 {
3117     page_index_t i;
3118
3119     for (i = 0; i < last_free_page; i++) {
3120         if ((page_table[i].allocated != FREE_PAGE_FLAG)
3121             && (page_table[i].bytes_used != 0)
3122             && (page_table[i].gen == from_space)) {
3123             void *page_start;
3124
3125             page_start = (void *)page_address(i);
3126
3127             /* Remove any write-protection. We should be able to rely
3128              * on the write-protect flag to avoid redundant calls. */
3129             if (page_table[i].write_protected) {
3130                 os_protect(page_start, PAGE_BYTES, OS_VM_PROT_ALL);
3131                 page_table[i].write_protected = 0;
3132             }
3133         }
3134     }
3135 }
3136
3137 /* Work through all the pages and free any in from_space. This
3138  * assumes that all objects have been copied or promoted to an older
3139  * generation. Bytes_allocated and the generation bytes_allocated
3140  * counter are updated. The number of bytes freed is returned. */
3141 static long
3142 free_oldspace(void)
3143 {
3144     long bytes_freed = 0;
3145     page_index_t first_page, last_page;
3146
3147     first_page = 0;
3148
3149     do {
3150         /* Find a first page for the next region of pages. */
3151         while ((first_page < last_free_page)
3152                && ((page_table[first_page].allocated == FREE_PAGE_FLAG)
3153                    || (page_table[first_page].bytes_used == 0)
3154                    || (page_table[first_page].gen != from_space)))
3155             first_page++;
3156
3157         if (first_page >= last_free_page)
3158             break;
3159
3160         /* Find the last page of this region. */
3161         last_page = first_page;
3162
3163         do {
3164             /* Free the page. */
3165             bytes_freed += page_table[last_page].bytes_used;
3166             generations[page_table[last_page].gen].bytes_allocated -=
3167                 page_table[last_page].bytes_used;
3168             page_table[last_page].allocated = FREE_PAGE_FLAG;
3169             page_table[last_page].bytes_used = 0;
3170
3171             /* Remove any write-protection. We should be able to rely
3172              * on the write-protect flag to avoid redundant calls. */
3173             {
3174                 void  *page_start = (void *)page_address(last_page);
3175
3176                 if (page_table[last_page].write_protected) {
3177                     os_protect(page_start, PAGE_BYTES, OS_VM_PROT_ALL);
3178                     page_table[last_page].write_protected = 0;
3179                 }
3180             }
3181             last_page++;
3182         }
3183         while ((last_page < last_free_page)
3184                && (page_table[last_page].allocated != FREE_PAGE_FLAG)
3185                && (page_table[last_page].bytes_used != 0)
3186                && (page_table[last_page].gen == from_space));
3187
3188 #ifdef READ_PROTECT_FREE_PAGES
3189         os_protect(page_address(first_page),
3190                    PAGE_BYTES*(last_page-first_page),
3191                    OS_VM_PROT_NONE);
3192 #endif
3193         first_page = last_page;
3194     } while (first_page < last_free_page);
3195
3196     bytes_allocated -= bytes_freed;
3197     return bytes_freed;
3198 }
3199 \f
3200 #if 0
3201 /* Print some information about a pointer at the given address. */
3202 static void
3203 print_ptr(lispobj *addr)
3204 {
3205     /* If addr is in the dynamic space then out the page information. */
3206     page_index_t pi1 = find_page_index((void*)addr);
3207
3208     if (pi1 != -1)
3209         fprintf(stderr,"  %x: page %d  alloc %d  gen %d  bytes_used %d  offset %d  dont_move %d\n",
3210                 (unsigned long) addr,
3211                 pi1,
3212                 page_table[pi1].allocated,
3213                 page_table[pi1].gen,
3214                 page_table[pi1].bytes_used,
3215                 page_table[pi1].first_object_offset,
3216                 page_table[pi1].dont_move);
3217     fprintf(stderr,"  %x %x %x %x (%x) %x %x %x %x\n",
3218             *(addr-4),
3219             *(addr-3),
3220             *(addr-2),
3221             *(addr-1),
3222             *(addr-0),
3223             *(addr+1),
3224             *(addr+2),
3225             *(addr+3),
3226             *(addr+4));
3227 }
3228 #endif
3229
3230 static void
3231 verify_space(lispobj *start, size_t words)
3232 {
3233     int is_in_dynamic_space = (find_page_index((void*)start) != -1);
3234     int is_in_readonly_space =
3235         (READ_ONLY_SPACE_START <= (unsigned long)start &&
3236          (unsigned long)start < SymbolValue(READ_ONLY_SPACE_FREE_POINTER,0));
3237
3238     while (words > 0) {
3239         size_t count = 1;
3240         lispobj thing = *(lispobj*)start;
3241
3242         if (is_lisp_pointer(thing)) {
3243             page_index_t page_index = find_page_index((void*)thing);
3244             long to_readonly_space =
3245                 (READ_ONLY_SPACE_START <= thing &&
3246                  thing < SymbolValue(READ_ONLY_SPACE_FREE_POINTER,0));
3247             long to_static_space =
3248                 (STATIC_SPACE_START <= thing &&
3249                  thing < SymbolValue(STATIC_SPACE_FREE_POINTER,0));
3250
3251             /* Does it point to the dynamic space? */
3252             if (page_index != -1) {
3253                 /* If it's within the dynamic space it should point to a used
3254                  * page. XX Could check the offset too. */
3255                 if ((page_table[page_index].allocated != FREE_PAGE_FLAG)
3256                     && (page_table[page_index].bytes_used == 0))
3257                     lose ("Ptr %x @ %x sees free page.\n", thing, start);
3258                 /* Check that it doesn't point to a forwarding pointer! */
3259                 if (*((lispobj *)native_pointer(thing)) == 0x01) {
3260                     lose("Ptr %x @ %x sees forwarding ptr.\n", thing, start);
3261                 }
3262                 /* Check that its not in the RO space as it would then be a
3263                  * pointer from the RO to the dynamic space. */
3264                 if (is_in_readonly_space) {
3265                     lose("ptr to dynamic space %x from RO space %x\n",
3266                          thing, start);
3267                 }
3268                 /* Does it point to a plausible object? This check slows
3269                  * it down a lot (so it's commented out).
3270                  *
3271                  * "a lot" is serious: it ate 50 minutes cpu time on
3272                  * my duron 950 before I came back from lunch and
3273                  * killed it.
3274                  *
3275                  *   FIXME: Add a variable to enable this
3276                  * dynamically. */
3277                 /*
3278                 if (!possibly_valid_dynamic_space_pointer((lispobj *)thing)) {
3279                     lose("ptr %x to invalid object %x\n", thing, start);
3280                 }
3281                 */
3282             } else {
3283                 /* Verify that it points to another valid space. */
3284                 if (!to_readonly_space && !to_static_space) {
3285                     lose("Ptr %x @ %x sees junk.\n", thing, start);
3286                 }
3287             }
3288         } else {
3289             if (!(fixnump(thing))) {
3290                 /* skip fixnums */
3291                 switch(widetag_of(*start)) {
3292
3293                     /* boxed objects */
3294                 case SIMPLE_VECTOR_WIDETAG:
3295                 case RATIO_WIDETAG:
3296                 case COMPLEX_WIDETAG:
3297                 case SIMPLE_ARRAY_WIDETAG:
3298                 case COMPLEX_BASE_STRING_WIDETAG:
3299 #ifdef COMPLEX_CHARACTER_STRING_WIDETAG
3300                 case COMPLEX_CHARACTER_STRING_WIDETAG:
3301 #endif
3302                 case COMPLEX_VECTOR_NIL_WIDETAG:
3303                 case COMPLEX_BIT_VECTOR_WIDETAG:
3304                 case COMPLEX_VECTOR_WIDETAG:
3305                 case COMPLEX_ARRAY_WIDETAG:
3306                 case CLOSURE_HEADER_WIDETAG:
3307                 case FUNCALLABLE_INSTANCE_HEADER_WIDETAG:
3308                 case VALUE_CELL_HEADER_WIDETAG:
3309                 case SYMBOL_HEADER_WIDETAG:
3310                 case CHARACTER_WIDETAG:
3311 #if N_WORD_BITS == 64
3312                 case SINGLE_FLOAT_WIDETAG:
3313 #endif
3314                 case UNBOUND_MARKER_WIDETAG:
3315                 case FDEFN_WIDETAG:
3316                     count = 1;
3317                     break;
3318
3319                 case INSTANCE_HEADER_WIDETAG:
3320                     {
3321                         lispobj nuntagged;
3322                         long ntotal = HeaderValue(thing);
3323                         lispobj layout = ((struct instance *)start)->slots[0];
3324                         if (!layout) {
3325                             count = 1;
3326                             break;
3327                         }
3328                         nuntagged = ((struct layout *)native_pointer(layout))->n_untagged_slots;
3329                         verify_space(start + 1, ntotal - fixnum_value(nuntagged));
3330                         count = ntotal + 1;
3331                         break;
3332                     }
3333                 case CODE_HEADER_WIDETAG:
3334                     {
3335                         lispobj object = *start;
3336                         struct code *code;
3337                         long nheader_words, ncode_words, nwords;
3338                         lispobj fheaderl;
3339                         struct simple_fun *fheaderp;
3340
3341                         code = (struct code *) start;
3342
3343                         /* Check that it's not in the dynamic space.
3344                          * FIXME: Isn't is supposed to be OK for code
3345                          * objects to be in the dynamic space these days? */
3346                         if (is_in_dynamic_space
3347                             /* It's ok if it's byte compiled code. The trace
3348                              * table offset will be a fixnum if it's x86
3349                              * compiled code - check.
3350                              *
3351                              * FIXME: #^#@@! lack of abstraction here..
3352                              * This line can probably go away now that
3353                              * there's no byte compiler, but I've got
3354                              * too much to worry about right now to try
3355                              * to make sure. -- WHN 2001-10-06 */
3356                             && fixnump(code->trace_table_offset)
3357                             /* Only when enabled */
3358                             && verify_dynamic_code_check) {
3359                             FSHOW((stderr,
3360                                    "/code object at %x in the dynamic space\n",
3361                                    start));
3362                         }
3363
3364                         ncode_words = fixnum_value(code->code_size);
3365                         nheader_words = HeaderValue(object);
3366                         nwords = ncode_words + nheader_words;
3367                         nwords = CEILING(nwords, 2);
3368                         /* Scavenge the boxed section of the code data block */
3369                         verify_space(start + 1, nheader_words - 1);
3370
3371                         /* Scavenge the boxed section of each function
3372                          * object in the code data block. */
3373                         fheaderl = code->entry_points;
3374                         while (fheaderl != NIL) {
3375                             fheaderp =
3376                                 (struct simple_fun *) native_pointer(fheaderl);
3377                             gc_assert(widetag_of(fheaderp->header) == SIMPLE_FUN_HEADER_WIDETAG);
3378                             verify_space(&fheaderp->name, 1);
3379                             verify_space(&fheaderp->arglist, 1);
3380                             verify_space(&fheaderp->type, 1);
3381                             fheaderl = fheaderp->next;
3382                         }
3383                         count = nwords;
3384                         break;
3385                     }
3386
3387                     /* unboxed objects */
3388                 case BIGNUM_WIDETAG:
3389 #if N_WORD_BITS != 64
3390                 case SINGLE_FLOAT_WIDETAG:
3391 #endif
3392                 case DOUBLE_FLOAT_WIDETAG:
3393 #ifdef COMPLEX_LONG_FLOAT_WIDETAG
3394                 case LONG_FLOAT_WIDETAG:
3395 #endif
3396 #ifdef COMPLEX_SINGLE_FLOAT_WIDETAG
3397                 case COMPLEX_SINGLE_FLOAT_WIDETAG:
3398 #endif
3399 #ifdef COMPLEX_DOUBLE_FLOAT_WIDETAG
3400                 case COMPLEX_DOUBLE_FLOAT_WIDETAG:
3401 #endif
3402 #ifdef COMPLEX_LONG_FLOAT_WIDETAG
3403                 case COMPLEX_LONG_FLOAT_WIDETAG:
3404 #endif
3405                 case SIMPLE_BASE_STRING_WIDETAG:
3406 #ifdef SIMPLE_CHARACTER_STRING_WIDETAG
3407                 case SIMPLE_CHARACTER_STRING_WIDETAG:
3408 #endif
3409                 case SIMPLE_BIT_VECTOR_WIDETAG:
3410                 case SIMPLE_ARRAY_NIL_WIDETAG:
3411                 case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_2_WIDETAG:
3412                 case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_4_WIDETAG:
3413                 case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_7_WIDETAG:
3414                 case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_8_WIDETAG:
3415                 case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_15_WIDETAG:
3416                 case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_16_WIDETAG:
3417 #ifdef SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_29_WIDETAG
3418                 case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_29_WIDETAG:
3419 #endif
3420                 case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_31_WIDETAG:
3421                 case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_32_WIDETAG:
3422 #ifdef SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_60_WIDETAG
3423                 case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_60_WIDETAG:
3424 #endif
3425 #ifdef SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_63_WIDETAG
3426                 case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_63_WIDETAG:
3427 #endif
3428 #ifdef SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_64_WIDETAG
3429                 case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_64_WIDETAG:
3430 #endif
3431 #ifdef SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_8_WIDETAG
3432                 case SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_8_WIDETAG:
3433 #endif
3434 #ifdef SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_16_WIDETAG
3435                 case SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_16_WIDETAG:
3436 #endif
3437 #ifdef SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_30_WIDETAG
3438                 case SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_30_WIDETAG:
3439 #endif
3440 #ifdef SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_32_WIDETAG
3441                 case SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_32_WIDETAG:
3442 #endif
3443 #ifdef SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_61_WIDETAG
3444                 case SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_61_WIDETAG:
3445 #endif
3446 #ifdef SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_64_WIDETAG
3447                 case SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_64_WIDETAG:
3448 #endif
3449                 case SIMPLE_ARRAY_SINGLE_FLOAT_WIDETAG:
3450                 case SIMPLE_ARRAY_DOUBLE_FLOAT_WIDETAG:
3451 #ifdef SIMPLE_ARRAY_COMPLEX_LONG_FLOAT_WIDETAG
3452                 case SIMPLE_ARRAY_LONG_FLOAT_WIDETAG:
3453 #endif
3454 #ifdef SIMPLE_ARRAY_COMPLEX_SINGLE_FLOAT_WIDETAG
3455                 case SIMPLE_ARRAY_COMPLEX_SINGLE_FLOAT_WIDETAG:
3456 #endif
3457 #ifdef SIMPLE_ARRAY_COMPLEX_DOUBLE_FLOAT_WIDETAG
3458                 case SIMPLE_ARRAY_COMPLEX_DOUBLE_FLOAT_WIDETAG:
3459 #endif
3460 #ifdef SIMPLE_ARRAY_COMPLEX_LONG_FLOAT_WIDETAG
3461                 case SIMPLE_ARRAY_COMPLEX_LONG_FLOAT_WIDETAG:
3462 #endif
3463                 case SAP_WIDETAG:
3464                 case WEAK_POINTER_WIDETAG:
3465 #ifdef LUTEX_WIDETAG
3466                 case LUTEX_WIDETAG:
3467 #endif
3468                     count = (sizetab[widetag_of(*start)])(start);
3469                     break;
3470
3471                 default:
3472                     FSHOW((stderr,
3473                            "/Unhandled widetag 0x%x at 0x%x\n",
3474                            widetag_of(*start), start));
3475                     fflush(stderr);
3476                     gc_abort();
3477                 }
3478             }
3479         }
3480         start += count;
3481         words -= count;
3482     }
3483 }
3484
3485 static void
3486 verify_gc(void)
3487 {
3488     /* FIXME: It would be nice to make names consistent so that
3489      * foo_size meant size *in* *bytes* instead of size in some
3490      * arbitrary units. (Yes, this caused a bug, how did you guess?:-)
3491      * Some counts of lispobjs are called foo_count; it might be good
3492      * to grep for all foo_size and rename the appropriate ones to
3493      * foo_count. */
3494     long read_only_space_size =
3495         (lispobj*)SymbolValue(READ_ONLY_SPACE_FREE_POINTER,0)
3496         - (lispobj*)READ_ONLY_SPACE_START;
3497     long static_space_size =
3498         (lispobj*)SymbolValue(STATIC_SPACE_FREE_POINTER,0)
3499         - (lispobj*)STATIC_SPACE_START;
3500     struct thread *th;
3501     for_each_thread(th) {
3502     long binding_stack_size =
3503         (lispobj*)get_binding_stack_pointer(th)
3504             - (lispobj*)th->binding_stack_start;
3505         verify_space(th->binding_stack_start, binding_stack_size);
3506     }
3507     verify_space((lispobj*)READ_ONLY_SPACE_START, read_only_space_size);
3508     verify_space((lispobj*)STATIC_SPACE_START   , static_space_size);
3509 }
3510
3511 static void
3512 verify_generation(generation_index_t generation)
3513 {
3514     page_index_t i;
3515
3516     for (i = 0; i < last_free_page; i++) {
3517         if ((page_table[i].allocated != FREE_PAGE_FLAG)
3518             && (page_table[i].bytes_used != 0)
3519             && (page_table[i].gen == generation)) {
3520             page_index_t last_page;
3521             int region_allocation = page_table[i].allocated;
3522
3523             /* This should be the start of a contiguous block */
3524             gc_assert(page_table[i].first_object_offset == 0);
3525
3526             /* Need to find the full extent of this contiguous block in case
3527                objects span pages. */
3528
3529             /* Now work forward until the end of this contiguous area is
3530                found. */
3531             for (last_page = i; ;last_page++)
3532                 /* Check whether this is the last page in this contiguous
3533                  * block. */
3534                 if ((page_table[last_page].bytes_used < PAGE_BYTES)
3535                     /* Or it is PAGE_BYTES and is the last in the block */
3536                     || (page_table[last_page+1].allocated != region_allocation)
3537                     || (page_table[last_page+1].bytes_used == 0)
3538                     || (page_table[last_page+1].gen != generation)
3539                     || (page_table[last_page+1].first_object_offset == 0))
3540                     break;
3541
3542             verify_space(page_address(i), (page_table[last_page].bytes_used
3543                                            + (last_page-i)*PAGE_BYTES)/N_WORD_BYTES);
3544             i = last_page;
3545         }
3546     }
3547 }
3548
3549 /* Check that all the free space is zero filled. */
3550 static void
3551 verify_zero_fill(void)
3552 {
3553     page_index_t page;
3554
3555     for (page = 0; page < last_free_page; page++) {
3556         if (page_table[page].allocated == FREE_PAGE_FLAG) {
3557             /* The whole page should be zero filled. */
3558             long *start_addr = (long *)page_address(page);
3559             long size = 1024;
3560             long i;
3561             for (i = 0; i < size; i++) {
3562                 if (start_addr[i] != 0) {
3563                     lose("free page not zero at %x\n", start_addr + i);
3564                 }
3565             }
3566         } else {
3567             long free_bytes = PAGE_BYTES - page_table[page].bytes_used;
3568             if (free_bytes > 0) {
3569                 long *start_addr = (long *)((unsigned long)page_address(page)
3570                                           + page_table[page].bytes_used);
3571                 long size = free_bytes / N_WORD_BYTES;
3572                 long i;
3573                 for (i = 0; i < size; i++) {
3574                     if (start_addr[i] != 0) {
3575                         lose("free region not zero at %x\n", start_addr + i);
3576                     }
3577                 }
3578             }
3579         }
3580     }
3581 }
3582
3583 /* External entry point for verify_zero_fill */
3584 void
3585 gencgc_verify_zero_fill(void)
3586 {
3587     /* Flush the alloc regions updating the tables. */
3588     gc_alloc_update_all_page_tables();
3589     SHOW("verifying zero fill");
3590     verify_zero_fill();
3591 }
3592
3593 static void
3594 verify_dynamic_space(void)
3595 {
3596     generation_index_t i;
3597
3598     for (i = 0; i <= HIGHEST_NORMAL_GENERATION; i++)
3599         verify_generation(i);
3600
3601     if (gencgc_enable_verify_zero_fill)
3602         verify_zero_fill();
3603 }
3604 \f
3605 /* Write-protect all the dynamic boxed pages in the given generation. */
3606 static void
3607 write_protect_generation_pages(generation_index_t generation)
3608 {
3609     page_index_t start;
3610
3611     gc_assert(generation < SCRATCH_GENERATION);
3612
3613     for (start = 0; start < last_free_page; start++) {
3614         if ((page_table[start].allocated == BOXED_PAGE_FLAG)
3615             && (page_table[start].bytes_used != 0)
3616             && !page_table[start].dont_move
3617             && (page_table[start].gen == generation))  {
3618             void *page_start;
3619             page_index_t last;
3620
3621             /* Note the page as protected in the page tables. */
3622             page_table[start].write_protected = 1;
3623
3624             for (last = start + 1; last < last_free_page; last++) {
3625                 if ((page_table[last].allocated != BOXED_PAGE_FLAG)
3626                     || (page_table[last].bytes_used == 0)
3627                     || page_table[last].dont_move
3628                     || (page_table[last].gen != generation))
3629                   break;
3630                 page_table[last].write_protected = 1;
3631             }
3632
3633             page_start = (void *)page_address(start);
3634
3635             os_protect(page_start,
3636                        PAGE_BYTES * (last - start),
3637                        OS_VM_PROT_READ | OS_VM_PROT_EXECUTE);
3638
3639             start = last;
3640         }
3641     }
3642
3643     if (gencgc_verbose > 1) {
3644         FSHOW((stderr,
3645                "/write protected %d of %d pages in generation %d\n",
3646                count_write_protect_generation_pages(generation),
3647                count_generation_pages(generation),
3648                generation));
3649     }
3650 }
3651
3652 #if !defined(LISP_FEATURE_X86) && !defined(LISP_FEATURE_X86_64)
3653
3654 static void
3655 scavenge_control_stack()
3656 {
3657     unsigned long control_stack_size;
3658
3659     /* This is going to be a big problem when we try to port threads
3660      * to PPC... CLH */
3661     struct thread *th = arch_os_get_current_thread();
3662     lispobj *control_stack =
3663         (lispobj *)(th->control_stack_start);
3664
3665     control_stack_size = current_control_stack_pointer - control_stack;
3666     scavenge(control_stack, control_stack_size);
3667 }
3668
3669 /* Scavenging Interrupt Contexts */
3670
3671 static int boxed_registers[] = BOXED_REGISTERS;
3672
3673 static void
3674 scavenge_interrupt_context(os_context_t * context)
3675 {
3676     int i;
3677
3678 #ifdef reg_LIP
3679     unsigned long lip;
3680     unsigned long lip_offset;
3681     int lip_register_pair;
3682 #endif
3683     unsigned long pc_code_offset;
3684
3685 #ifdef ARCH_HAS_LINK_REGISTER
3686     unsigned long lr_code_offset;
3687 #endif
3688 #ifdef ARCH_HAS_NPC_REGISTER
3689     unsigned long npc_code_offset;
3690 #endif
3691
3692 #ifdef reg_LIP
3693     /* Find the LIP's register pair and calculate it's offset */
3694     /* before we scavenge the context. */
3695
3696     /*
3697      * I (RLT) think this is trying to find the boxed register that is
3698      * closest to the LIP address, without going past it.  Usually, it's
3699      * reg_CODE or reg_LRA.  But sometimes, nothing can be found.
3700      */
3701     lip = *os_context_register_addr(context, reg_LIP);
3702     lip_offset = 0x7FFFFFFF;
3703     lip_register_pair = -1;
3704     for (i = 0; i < (sizeof(boxed_registers) / sizeof(int)); i++) {
3705         unsigned long reg;
3706         long offset;
3707         int index;
3708
3709         index = boxed_registers[i];
3710         reg = *os_context_register_addr(context, index);
3711         if ((reg & ~((1L<<N_LOWTAG_BITS)-1)) <= lip) {
3712             offset = lip - reg;
3713             if (offset < lip_offset) {
3714                 lip_offset = offset;
3715                 lip_register_pair = index;
3716             }
3717         }
3718     }
3719 #endif /* reg_LIP */
3720
3721     /* Compute the PC's offset from the start of the CODE */
3722     /* register. */
3723     pc_code_offset = *os_context_pc_addr(context) - *os_context_register_addr(context, reg_CODE);
3724 #ifdef ARCH_HAS_NPC_REGISTER
3725     npc_code_offset = *os_context_npc_addr(context) - *os_context_register_addr(context, reg_CODE);
3726 #endif /* ARCH_HAS_NPC_REGISTER */
3727
3728 #ifdef ARCH_HAS_LINK_REGISTER
3729     lr_code_offset =
3730         *os_context_lr_addr(context) -
3731         *os_context_register_addr(context, reg_CODE);
3732 #endif
3733
3734     /* Scanvenge all boxed registers in the context. */
3735     for (i = 0; i < (sizeof(boxed_registers) / sizeof(int)); i++) {
3736         int index;
3737         lispobj foo;
3738
3739         index = boxed_registers[i];
3740         foo = *os_context_register_addr(context, index);
3741         scavenge(&foo, 1);
3742         *os_context_register_addr(context, index) = foo;
3743
3744         scavenge((lispobj*) &(*os_context_register_addr(context, index)), 1);
3745     }
3746
3747 #ifdef reg_LIP
3748     /* Fix the LIP */
3749
3750     /*
3751      * But what happens if lip_register_pair is -1?  *os_context_register_addr on Solaris
3752      * (see solaris_register_address in solaris-os.c) will return
3753      * &context->uc_mcontext.gregs[2].  But gregs[2] is REG_nPC.  Is
3754      * that what we really want?  My guess is that that is not what we
3755      * want, so if lip_register_pair is -1, we don't touch reg_LIP at
3756      * all.  But maybe it doesn't really matter if LIP is trashed?
3757      */
3758     if (lip_register_pair >= 0) {
3759         *os_context_register_addr(context, reg_LIP) =
3760             *os_context_register_addr(context, lip_register_pair) + lip_offset;
3761     }
3762 #endif /* reg_LIP */
3763
3764     /* Fix the PC if it was in from space */
3765     if (from_space_p(*os_context_pc_addr(context)))
3766         *os_context_pc_addr(context) = *os_context_register_addr(context, reg_CODE) + pc_code_offset;
3767
3768 #ifdef ARCH_HAS_LINK_REGISTER
3769     /* Fix the LR ditto; important if we're being called from
3770      * an assembly routine that expects to return using blr, otherwise
3771      * harmless */
3772     if (from_space_p(*os_context_lr_addr(context)))
3773         *os_context_lr_addr(context) =
3774             *os_context_register_addr(context, reg_CODE) + lr_code_offset;
3775 #endif
3776
3777 #ifdef ARCH_HAS_NPC_REGISTER
3778     if (from_space_p(*os_context_npc_addr(context)))
3779         *os_context_npc_addr(context) = *os_context_register_addr(context, reg_CODE) + npc_code_offset;
3780 #endif /* ARCH_HAS_NPC_REGISTER */
3781 }
3782
3783 void
3784 scavenge_interrupt_contexts(void)
3785 {
3786     int i, index;
3787     os_context_t *context;
3788
3789     struct thread *th=arch_os_get_current_thread();
3790
3791     index = fixnum_value(SymbolValue(FREE_INTERRUPT_CONTEXT_INDEX,0));
3792
3793 #if defined(DEBUG_PRINT_CONTEXT_INDEX)
3794     printf("Number of active contexts: %d\n", index);
3795 #endif
3796
3797     for (i = 0; i < index; i++) {
3798         context = th->interrupt_contexts[i];
3799         scavenge_interrupt_context(context);
3800     }
3801 }
3802
3803 #endif
3804
3805 #if defined(LISP_FEATURE_SB_THREAD)
3806 static void
3807 preserve_context_registers (os_context_t *c)
3808 {
3809     void **ptr;
3810     /* On Darwin the signal context isn't a contiguous block of memory,
3811      * so just preserve_pointering its contents won't be sufficient.
3812      */
3813 #if defined(LISP_FEATURE_DARWIN)
3814 #if defined LISP_FEATURE_X86
3815     preserve_pointer((void*)*os_context_register_addr(c,reg_EAX));
3816     preserve_pointer((void*)*os_context_register_addr(c,reg_ECX));
3817     preserve_pointer((void*)*os_context_register_addr(c,reg_EDX));
3818     preserve_pointer((void*)*os_context_register_addr(c,reg_EBX));
3819     preserve_pointer((void*)*os_context_register_addr(c,reg_ESI));
3820     preserve_pointer((void*)*os_context_register_addr(c,reg_EDI));
3821     preserve_pointer((void*)*os_context_pc_addr(c));
3822 #elif defined LISP_FEATURE_X86_64
3823     preserve_pointer((void*)*os_context_register_addr(c,reg_RAX));
3824     preserve_pointer((void*)*os_context_register_addr(c,reg_RCX));
3825     preserve_pointer((void*)*os_context_register_addr(c,reg_RDX));
3826     preserve_pointer((void*)*os_context_register_addr(c,reg_RBX));
3827     preserve_pointer((void*)*os_context_register_addr(c,reg_RSI));
3828     preserve_pointer((void*)*os_context_register_addr(c,reg_RDI));
3829     preserve_pointer((void*)*os_context_register_addr(c,reg_R8));
3830     preserve_pointer((void*)*os_context_register_addr(c,reg_R9));
3831     preserve_pointer((void*)*os_context_register_addr(c,reg_R10));
3832     preserve_pointer((void*)*os_context_register_addr(c,reg_R11));
3833     preserve_pointer((void*)*os_context_register_addr(c,reg_R12));
3834     preserve_pointer((void*)*os_context_register_addr(c,reg_R13));
3835     preserve_pointer((void*)*os_context_register_addr(c,reg_R14));
3836     preserve_pointer((void*)*os_context_register_addr(c,reg_R15));
3837     preserve_pointer((void*)*os_context_pc_addr(c));
3838 #else
3839     #error "preserve_context_registers needs to be tweaked for non-x86 Darwin"
3840 #endif
3841 #endif
3842     for(ptr = ((void **)(c+1))-1; ptr>=(void **)c; ptr--) {
3843         preserve_pointer(*ptr);
3844     }
3845 }
3846 #endif
3847
3848 /* Garbage collect a generation. If raise is 0 then the remains of the
3849  * generation are not raised to the next generation. */
3850 static void
3851 garbage_collect_generation(generation_index_t generation, int raise)
3852 {
3853     unsigned long bytes_freed;
3854     page_index_t i;
3855     unsigned long static_space_size;
3856 #if defined(LISP_FEATURE_X86) || defined(LISP_FEATURE_X86_64)
3857     struct thread *th;
3858 #endif
3859     gc_assert(generation <= HIGHEST_NORMAL_GENERATION);
3860
3861     /* The oldest generation can't be raised. */
3862     gc_assert((generation != HIGHEST_NORMAL_GENERATION) || (raise == 0));
3863
3864     /* Check if weak hash tables were processed in the previous GC. */
3865     gc_assert(weak_hash_tables == NULL);
3866
3867     /* Initialize the weak pointer list. */
3868     weak_pointers = NULL;
3869
3870 #ifdef LUTEX_WIDETAG
3871     unmark_lutexes(generation);
3872 #endif
3873
3874     /* When a generation is not being raised it is transported to a
3875      * temporary generation (NUM_GENERATIONS), and lowered when
3876      * done. Set up this new generation. There should be no pages
3877      * allocated to it yet. */
3878     if (!raise) {
3879          gc_assert(generations[SCRATCH_GENERATION].bytes_allocated == 0);
3880     }
3881
3882     /* Set the global src and dest. generations */
3883     from_space = generation;
3884     if (raise)
3885         new_space = generation+1;
3886     else
3887         new_space = SCRATCH_GENERATION;
3888
3889     /* Change to a new space for allocation, resetting the alloc_start_page */
3890     gc_alloc_generation = new_space;
3891     generations[new_space].alloc_start_page = 0;
3892     generations[new_space].alloc_unboxed_start_page = 0;
3893     generations[new_space].alloc_large_start_page = 0;
3894     generations[new_space].alloc_large_unboxed_start_page = 0;
3895
3896     /* Before any pointers are preserved, the dont_move flags on the
3897      * pages need to be cleared. */
3898     for (i = 0; i < last_free_page; i++)
3899         if(page_table[i].gen==from_space)
3900             page_table[i].dont_move = 0;
3901
3902     /* Un-write-protect the old-space pages. This is essential for the
3903      * promoted pages as they may contain pointers into the old-space
3904      * which need to be scavenged. It also helps avoid unnecessary page
3905      * faults as forwarding pointers are written into them. They need to
3906      * be un-protected anyway before unmapping later. */
3907     unprotect_oldspace();
3908
3909     /* Scavenge the stacks' conservative roots. */
3910
3911     /* there are potentially two stacks for each thread: the main
3912      * stack, which may contain Lisp pointers, and the alternate stack.
3913      * We don't ever run Lisp code on the altstack, but it may
3914      * host a sigcontext with lisp objects in it */
3915
3916     /* what we need to do: (1) find the stack pointer for the main
3917      * stack; scavenge it (2) find the interrupt context on the
3918      * alternate stack that might contain lisp values, and scavenge
3919      * that */
3920
3921     /* we assume that none of the preceding applies to the thread that
3922      * initiates GC.  If you ever call GC from inside an altstack
3923      * handler, you will lose. */
3924
3925 #if defined(LISP_FEATURE_X86) || defined(LISP_FEATURE_X86_64)
3926     /* And if we're saving a core, there's no point in being conservative. */
3927     if (conservative_stack) {
3928         for_each_thread(th) {
3929             void **ptr;
3930             void **esp=(void **)-1;
3931 #ifdef LISP_FEATURE_SB_THREAD
3932             long i,free;
3933             if(th==arch_os_get_current_thread()) {
3934                 /* Somebody is going to burn in hell for this, but casting
3935                  * it in two steps shuts gcc up about strict aliasing. */
3936                 esp = (void **)((void *)&raise);
3937             } else {
3938                 void **esp1;
3939                 free=fixnum_value(SymbolValue(FREE_INTERRUPT_CONTEXT_INDEX,th));
3940                 for(i=free-1;i>=0;i--) {
3941                     os_context_t *c=th->interrupt_contexts[i];
3942                     esp1 = (void **) *os_context_register_addr(c,reg_SP);
3943                     if (esp1>=(void **)th->control_stack_start &&
3944                         esp1<(void **)th->control_stack_end) {
3945                         if(esp1<esp) esp=esp1;
3946                         preserve_context_registers(c);
3947                     }
3948                 }
3949             }
3950 #else
3951             esp = (void **)((void *)&raise);
3952 #endif
3953             for (ptr = ((void **)th->control_stack_end)-1; ptr > esp;  ptr--) {
3954                 preserve_pointer(*ptr);
3955             }
3956         }
3957     }
3958 #endif
3959
3960 #ifdef QSHOW
3961     if (gencgc_verbose > 1) {
3962         long num_dont_move_pages = count_dont_move_pages();
3963         fprintf(stderr,
3964                 "/non-movable pages due to conservative pointers = %d (%d bytes)\n",
3965                 num_dont_move_pages,
3966                 num_dont_move_pages * PAGE_BYTES);
3967     }
3968 #endif
3969
3970     /* Scavenge all the rest of the roots. */
3971
3972 #if !defined(LISP_FEATURE_X86) && !defined(LISP_FEATURE_X86_64)
3973     /*
3974      * If not x86, we need to scavenge the interrupt context(s) and the
3975      * control stack.
3976      */
3977     scavenge_interrupt_contexts();
3978     scavenge_control_stack();
3979 #endif
3980
3981     /* Scavenge the Lisp functions of the interrupt handlers, taking
3982      * care to avoid SIG_DFL and SIG_IGN. */
3983     for (i = 0; i < NSIG; i++) {
3984         union interrupt_handler handler = interrupt_handlers[i];
3985         if (!ARE_SAME_HANDLER(handler.c, SIG_IGN) &&
3986             !ARE_SAME_HANDLER(handler.c, SIG_DFL)) {
3987             scavenge((lispobj *)(interrupt_handlers + i), 1);
3988         }
3989     }
3990     /* Scavenge the binding stacks. */
3991     {
3992         struct thread *th;
3993         for_each_thread(th) {
3994             long len= (lispobj *)get_binding_stack_pointer(th) -
3995                 th->binding_stack_start;
3996             scavenge((lispobj *) th->binding_stack_start,len);
3997 #ifdef LISP_FEATURE_SB_THREAD
3998             /* do the tls as well */
3999             len=fixnum_value(SymbolValue(FREE_TLS_INDEX,0)) -
4000                 (sizeof (struct thread))/(sizeof (lispobj));
4001             scavenge((lispobj *) (th+1),len);
4002 #endif
4003         }
4004     }
4005
4006     /* The original CMU CL code had scavenge-read-only-space code
4007      * controlled by the Lisp-level variable
4008      * *SCAVENGE-READ-ONLY-SPACE*. It was disabled by default, and it
4009      * wasn't documented under what circumstances it was useful or
4010      * safe to turn it on, so it's been turned off in SBCL. If you
4011      * want/need this functionality, and can test and document it,
4012      * please submit a patch. */
4013 #if 0
4014     if (SymbolValue(SCAVENGE_READ_ONLY_SPACE) != NIL) {
4015         unsigned long read_only_space_size =
4016             (lispobj*)SymbolValue(READ_ONLY_SPACE_FREE_POINTER) -
4017             (lispobj*)READ_ONLY_SPACE_START;
4018         FSHOW((stderr,
4019                "/scavenge read only space: %d bytes\n",
4020                read_only_space_size * sizeof(lispobj)));
4021         scavenge( (lispobj *) READ_ONLY_SPACE_START, read_only_space_size);
4022     }
4023 #endif
4024
4025     /* Scavenge static space. */
4026     static_space_size =
4027         (lispobj *)SymbolValue(STATIC_SPACE_FREE_POINTER,0) -
4028         (lispobj *)STATIC_SPACE_START;
4029     if (gencgc_verbose > 1) {
4030         FSHOW((stderr,
4031                "/scavenge static space: %d bytes\n",
4032                static_space_size * sizeof(lispobj)));
4033     }
4034     scavenge( (lispobj *) STATIC_SPACE_START, static_space_size);
4035
4036     /* All generations but the generation being GCed need to be
4037      * scavenged. The new_space generation needs special handling as
4038      * objects may be moved in - it is handled separately below. */
4039     scavenge_generations(generation+1, PSEUDO_STATIC_GENERATION);
4040
4041     /* Finally scavenge the new_space generation. Keep going until no
4042      * more objects are moved into the new generation */
4043     scavenge_newspace_generation(new_space);
4044
4045     /* FIXME: I tried reenabling this check when debugging unrelated
4046      * GC weirdness ca. sbcl-0.6.12.45, and it failed immediately.
4047      * Since the current GC code seems to work well, I'm guessing that
4048      * this debugging code is just stale, but I haven't tried to
4049      * figure it out. It should be figured out and then either made to
4050      * work or just deleted. */
4051 #define RESCAN_CHECK 0
4052 #if RESCAN_CHECK
4053     /* As a check re-scavenge the newspace once; no new objects should
4054      * be found. */
4055     {
4056         long old_bytes_allocated = bytes_allocated;
4057         long bytes_allocated;
4058
4059         /* Start with a full scavenge. */
4060         scavenge_newspace_generation_one_scan(new_space);
4061
4062         /* Flush the current regions, updating the tables. */
4063         gc_alloc_update_all_page_tables();
4064
4065         bytes_allocated = bytes_allocated - old_bytes_allocated;
4066
4067         if (bytes_allocated != 0) {
4068             lose("Rescan of new_space allocated %d more bytes.\n",
4069                  bytes_allocated);
4070         }
4071     }
4072 #endif
4073
4074     scan_weak_hash_tables();
4075     scan_weak_pointers();
4076
4077     /* Flush the current regions, updating the tables. */
4078     gc_alloc_update_all_page_tables();
4079
4080     /* Free the pages in oldspace, but not those marked dont_move. */
4081     bytes_freed = free_oldspace();
4082
4083     /* If the GC is not raising the age then lower the generation back
4084      * to its normal generation number */
4085     if (!raise) {
4086         for (i = 0; i < last_free_page; i++)
4087             if ((page_table[i].bytes_used != 0)
4088                 && (page_table[i].gen == SCRATCH_GENERATION))
4089                 page_table[i].gen = generation;
4090         gc_assert(generations[generation].bytes_allocated == 0);
4091         generations[generation].bytes_allocated =
4092             generations[SCRATCH_GENERATION].bytes_allocated;
4093         generations[SCRATCH_GENERATION].bytes_allocated = 0;
4094     }
4095
4096     /* Reset the alloc_start_page for generation. */
4097     generations[generation].alloc_start_page = 0;
4098     generations[generation].alloc_unboxed_start_page = 0;
4099     generations[generation].alloc_large_start_page = 0;
4100     generations[generation].alloc_large_unboxed_start_page = 0;
4101
4102     if (generation >= verify_gens) {
4103         if (gencgc_verbose)
4104             SHOW("verifying");
4105         verify_gc();
4106         verify_dynamic_space();
4107     }
4108
4109     /* Set the new gc trigger for the GCed generation. */
4110     generations[generation].gc_trigger =
4111         generations[generation].bytes_allocated
4112         + generations[generation].bytes_consed_between_gc;
4113
4114     if (raise)
4115         generations[generation].num_gc = 0;
4116     else
4117         ++generations[generation].num_gc;
4118
4119 #ifdef LUTEX_WIDETAG
4120     reap_lutexes(generation);
4121     if (raise)
4122         move_lutexes(generation, generation+1);
4123 #endif
4124 }
4125
4126 /* Update last_free_page, then SymbolValue(ALLOCATION_POINTER). */
4127 long
4128 update_dynamic_space_free_pointer(void)
4129 {
4130     page_index_t last_page = -1, i;
4131
4132     for (i = 0; i < last_free_page; i++)
4133         if ((page_table[i].allocated != FREE_PAGE_FLAG)
4134             && (page_table[i].bytes_used != 0))
4135             last_page = i;
4136
4137     last_free_page = last_page+1;
4138
4139     set_alloc_pointer((lispobj)(((char *)heap_base) + last_free_page*PAGE_BYTES));
4140     return 0; /* dummy value: return something ... */
4141 }
4142
4143 static void
4144 remap_free_pages (page_index_t from, page_index_t to)
4145 {
4146     page_index_t first_page, last_page;
4147
4148     for (first_page = from; first_page <= to; first_page++) {
4149         if (page_table[first_page].allocated != FREE_PAGE_FLAG ||
4150             page_table[first_page].need_to_zero == 0) {
4151             continue;
4152         }
4153
4154         last_page = first_page + 1;
4155         while (page_table[last_page].allocated == FREE_PAGE_FLAG &&
4156                last_page < to &&
4157                page_table[last_page].need_to_zero == 1) {
4158             last_page++;
4159         }
4160
4161         /* There's a mysterious Solaris/x86 problem with using mmap
4162          * tricks for memory zeroing. See sbcl-devel thread
4163          * "Re: patch: standalone executable redux".
4164          */
4165 #if defined(LISP_FEATURE_SUNOS)
4166         zero_pages(first_page, last_page-1);
4167 #else
4168         zero_pages_with_mmap(first_page, last_page-1);
4169 #endif
4170
4171         first_page = last_page;
4172     }
4173 }
4174
4175 generation_index_t small_generation_limit = 1;
4176
4177 /* GC all generations newer than last_gen, raising the objects in each
4178  * to the next older generation - we finish when all generations below
4179  * last_gen are empty.  Then if last_gen is due for a GC, or if
4180  * last_gen==NUM_GENERATIONS (the scratch generation?  eh?) we GC that
4181  * too.  The valid range for last_gen is: 0,1,...,NUM_GENERATIONS.
4182  *
4183  * We stop collecting at gencgc_oldest_gen_to_gc, even if this is less than
4184  * last_gen (oh, and note that by default it is NUM_GENERATIONS-1) */
4185 void
4186 collect_garbage(generation_index_t last_gen)
4187 {
4188     generation_index_t gen = 0, i;
4189     int raise;
4190     int gen_to_wp;
4191     /* The largest value of last_free_page seen since the time
4192      * remap_free_pages was called. */
4193     static page_index_t high_water_mark = 0;
4194
4195     FSHOW((stderr, "/entering collect_garbage(%d)\n", last_gen));
4196
4197     gc_active_p = 1;
4198
4199     if (last_gen > HIGHEST_NORMAL_GENERATION+1) {
4200         FSHOW((stderr,
4201                "/collect_garbage: last_gen = %d, doing a level 0 GC\n",
4202                last_gen));
4203         last_gen = 0;
4204     }
4205
4206     /* Flush the alloc regions updating the tables. */
4207     gc_alloc_update_all_page_tables();
4208
4209     /* Verify the new objects created by Lisp code. */
4210     if (pre_verify_gen_0) {
4211         FSHOW((stderr, "pre-checking generation 0\n"));
4212         verify_generation(0);
4213     }
4214
4215     if (gencgc_verbose > 1)
4216         print_generation_stats(0);
4217
4218     do {
4219         /* Collect the generation. */
4220
4221         if (gen >= gencgc_oldest_gen_to_gc) {
4222             /* Never raise the oldest generation. */
4223             raise = 0;
4224         } else {
4225             raise =
4226                 (gen < last_gen)
4227                 || (generations[gen].num_gc >= generations[gen].trigger_age);
4228         }
4229
4230         if (gencgc_verbose > 1) {
4231             FSHOW((stderr,
4232                    "starting GC of generation %d with raise=%d alloc=%d trig=%d GCs=%d\n",
4233                    gen,
4234                    raise,
4235                    generations[gen].bytes_allocated,
4236                    generations[gen].gc_trigger,
4237                    generations[gen].num_gc));
4238         }
4239
4240         /* If an older generation is being filled, then update its
4241          * memory age. */
4242         if (raise == 1) {
4243             generations[gen+1].cum_sum_bytes_allocated +=
4244                 generations[gen+1].bytes_allocated;
4245         }
4246
4247         garbage_collect_generation(gen, raise);
4248
4249         /* Reset the memory age cum_sum. */
4250         generations[gen].cum_sum_bytes_allocated = 0;
4251
4252         if (gencgc_verbose > 1) {
4253             FSHOW((stderr, "GC of generation %d finished:\n", gen));
4254             print_generation_stats(0);
4255         }
4256
4257         gen++;
4258     } while ((gen <= gencgc_oldest_gen_to_gc)
4259              && ((gen < last_gen)
4260                  || ((gen <= gencgc_oldest_gen_to_gc)
4261                      && raise
4262                      && (generations[gen].bytes_allocated
4263                          > generations[gen].gc_trigger)
4264                      && (gen_av_mem_age(gen)
4265                          > generations[gen].min_av_mem_age))));
4266
4267     /* Now if gen-1 was raised all generations before gen are empty.
4268      * If it wasn't raised then all generations before gen-1 are empty.
4269      *
4270      * Now objects within this gen's pages cannot point to younger
4271      * generations unless they are written to. This can be exploited
4272      * by write-protecting the pages of gen; then when younger
4273      * generations are GCed only the pages which have been written
4274      * need scanning. */
4275     if (raise)
4276         gen_to_wp = gen;
4277     else
4278         gen_to_wp = gen - 1;
4279
4280     /* There's not much point in WPing pages in generation 0 as it is
4281      * never scavenged (except promoted pages). */
4282     if ((gen_to_wp > 0) && enable_page_protection) {
4283         /* Check that they are all empty. */
4284         for (i = 0; i < gen_to_wp; i++) {
4285             if (generations[i].bytes_allocated)
4286                 lose("trying to write-protect gen. %d when gen. %d nonempty\n",
4287                      gen_to_wp, i);
4288         }
4289         write_protect_generation_pages(gen_to_wp);
4290     }
4291
4292     /* Set gc_alloc() back to generation 0. The current regions should
4293      * be flushed after the above GCs. */
4294     gc_assert((boxed_region.free_pointer - boxed_region.start_addr) == 0);
4295     gc_alloc_generation = 0;
4296
4297     /* Save the high-water mark before updating last_free_page */
4298     if (last_free_page > high_water_mark)
4299         high_water_mark = last_free_page;
4300
4301     update_dynamic_space_free_pointer();
4302
4303     auto_gc_trigger = bytes_allocated + bytes_consed_between_gcs;
4304     if(gencgc_verbose)
4305         fprintf(stderr,"Next gc when %ld bytes have been consed\n",
4306                 auto_gc_trigger);
4307
4308     /* If we did a big GC (arbitrarily defined as gen > 1), release memory
4309      * back to the OS.
4310      */
4311     if (gen > small_generation_limit) {
4312         if (last_free_page > high_water_mark)
4313             high_water_mark = last_free_page;
4314         remap_free_pages(0, high_water_mark);
4315         high_water_mark = 0;
4316     }
4317
4318     gc_active_p = 0;
4319
4320     SHOW("returning from collect_garbage");
4321 }
4322
4323 /* This is called by Lisp PURIFY when it is finished. All live objects
4324  * will have been moved to the RO and Static heaps. The dynamic space
4325  * will need a full re-initialization. We don't bother having Lisp
4326  * PURIFY flush the current gc_alloc() region, as the page_tables are
4327  * re-initialized, and every page is zeroed to be sure. */
4328 void
4329 gc_free_heap(void)
4330 {
4331     page_index_t page;
4332
4333     if (gencgc_verbose > 1)
4334         SHOW("entering gc_free_heap");
4335
4336     for (page = 0; page < page_table_pages; page++) {
4337         /* Skip free pages which should already be zero filled. */
4338         if (page_table[page].allocated != FREE_PAGE_FLAG) {
4339             void *page_start, *addr;
4340
4341             /* Mark the page free. The other slots are assumed invalid
4342              * when it is a FREE_PAGE_FLAG and bytes_used is 0 and it
4343              * should not be write-protected -- except that the
4344              * generation is used for the current region but it sets
4345              * that up. */
4346             page_table[page].allocated = FREE_PAGE_FLAG;
4347             page_table[page].bytes_used = 0;
4348
4349 #ifndef LISP_FEATURE_WIN32 /* Pages already zeroed on win32? Not sure about this change. */
4350             /* Zero the page. */
4351             page_start = (void *)page_address(page);
4352
4353             /* First, remove any write-protection. */
4354             os_protect(page_start, PAGE_BYTES, OS_VM_PROT_ALL);
4355             page_table[page].write_protected = 0;
4356
4357             os_invalidate(page_start,PAGE_BYTES);
4358             addr = os_validate(page_start,PAGE_BYTES);
4359             if (addr == NULL || addr != page_start) {
4360                 lose("gc_free_heap: page moved, 0x%08x ==> 0x%08x\n",
4361                      page_start,
4362                      addr);
4363             }
4364 #else
4365             page_table[page].write_protected = 0;
4366 #endif
4367         } else if (gencgc_zero_check_during_free_heap) {
4368             /* Double-check that the page is zero filled. */
4369             long *page_start;
4370             page_index_t i;
4371             gc_assert(page_table[page].allocated == FREE_PAGE_FLAG);
4372             gc_assert(page_table[page].bytes_used == 0);
4373             page_start = (long *)page_address(page);
4374             for (i=0; i<1024; i++) {
4375                 if (page_start[i] != 0) {
4376                     lose("free region not zero at %x\n", page_start + i);
4377                 }
4378             }
4379         }
4380     }
4381
4382     bytes_allocated = 0;
4383
4384     /* Initialize the generations. */
4385     for (page = 0; page < NUM_GENERATIONS; page++) {
4386         generations[page].alloc_start_page = 0;
4387         generations[page].alloc_unboxed_start_page = 0;
4388         generations[page].alloc_large_start_page = 0;
4389         generations[page].alloc_large_unboxed_start_page = 0;
4390         generations[page].bytes_allocated = 0;
4391         generations[page].gc_trigger = 2000000;
4392         generations[page].num_gc = 0;
4393         generations[page].cum_sum_bytes_allocated = 0;
4394         generations[page].lutexes = NULL;
4395     }
4396
4397     if (gencgc_verbose > 1)
4398         print_generation_stats(0);
4399
4400     /* Initialize gc_alloc(). */
4401     gc_alloc_generation = 0;
4402
4403     gc_set_region_empty(&boxed_region);
4404     gc_set_region_empty(&unboxed_region);
4405
4406     last_free_page = 0;
4407     set_alloc_pointer((lispobj)((char *)heap_base));
4408
4409     if (verify_after_free_heap) {
4410         /* Check whether purify has left any bad pointers. */
4411         if (gencgc_verbose)
4412             SHOW("checking after free_heap\n");
4413         verify_gc();
4414     }
4415 }
4416 \f
4417 void
4418 gc_init(void)
4419 {
4420     page_index_t i;
4421
4422     /* Compute the number of pages needed for the dynamic space.
4423      * Dynamic space size should be aligned on page size. */
4424     page_table_pages = dynamic_space_size/PAGE_BYTES;
4425     gc_assert(dynamic_space_size == (size_t) page_table_pages*PAGE_BYTES);
4426
4427     page_table = calloc(page_table_pages, sizeof(struct page));
4428     gc_assert(page_table);
4429
4430     gc_init_tables();
4431     scavtab[WEAK_POINTER_WIDETAG] = scav_weak_pointer;
4432     transother[SIMPLE_ARRAY_WIDETAG] = trans_boxed_large;
4433
4434 #ifdef LUTEX_WIDETAG
4435     scavtab[LUTEX_WIDETAG] = scav_lutex;
4436     transother[LUTEX_WIDETAG] = trans_lutex;
4437     sizetab[LUTEX_WIDETAG] = size_lutex;
4438 #endif
4439
4440     heap_base = (void*)DYNAMIC_SPACE_START;
4441
4442     /* Initialize each page structure. */
4443     for (i = 0; i < page_table_pages; i++) {
4444         /* Initialize all pages as free. */
4445         page_table[i].allocated = FREE_PAGE_FLAG;
4446         page_table[i].bytes_used = 0;
4447
4448         /* Pages are not write-protected at startup. */
4449         page_table[i].write_protected = 0;
4450     }
4451
4452     bytes_allocated = 0;
4453
4454     /* Initialize the generations.
4455      *
4456      * FIXME: very similar to code in gc_free_heap(), should be shared */
4457     for (i = 0; i < NUM_GENERATIONS; i++) {
4458         generations[i].alloc_start_page = 0;
4459         generations[i].alloc_unboxed_start_page = 0;
4460         generations[i].alloc_large_start_page = 0;
4461         generations[i].alloc_large_unboxed_start_page = 0;
4462         generations[i].bytes_allocated = 0;
4463         generations[i].gc_trigger = 2000000;
4464         generations[i].num_gc = 0;
4465         generations[i].cum_sum_bytes_allocated = 0;
4466         /* the tune-able parameters */
4467         generations[i].bytes_consed_between_gc = 2000000;
4468         generations[i].trigger_age = 1;
4469         generations[i].min_av_mem_age = 0.75;
4470         generations[i].lutexes = NULL;
4471     }
4472
4473     /* Initialize gc_alloc. */
4474     gc_alloc_generation = 0;
4475     gc_set_region_empty(&boxed_region);
4476     gc_set_region_empty(&unboxed_region);
4477
4478     last_free_page = 0;
4479 }
4480
4481 /*  Pick up the dynamic space from after a core load.
4482  *
4483  *  The ALLOCATION_POINTER points to the end of the dynamic space.
4484  */
4485
4486 static void
4487 gencgc_pickup_dynamic(void)
4488 {
4489     page_index_t page = 0;
4490     long alloc_ptr = get_alloc_pointer();
4491     lispobj *prev=(lispobj *)page_address(page);
4492     generation_index_t gen = PSEUDO_STATIC_GENERATION;
4493
4494     do {
4495         lispobj *first,*ptr= (lispobj *)page_address(page);
4496         page_table[page].allocated = BOXED_PAGE_FLAG;
4497         page_table[page].gen = gen;
4498         page_table[page].bytes_used = PAGE_BYTES;
4499         page_table[page].large_object = 0;
4500         page_table[page].write_protected = 0;
4501         page_table[page].write_protected_cleared = 0;
4502         page_table[page].dont_move = 0;
4503         page_table[page].need_to_zero = 1;
4504
4505         if (!gencgc_partial_pickup) {
4506             first=gc_search_space(prev,(ptr+2)-prev,ptr);
4507             if(ptr == first)  prev=ptr;
4508             page_table[page].first_object_offset =
4509                 (void *)prev - page_address(page);
4510         }
4511         page++;
4512     } while ((long)page_address(page) < alloc_ptr);
4513
4514 #ifdef LUTEX_WIDETAG
4515     /* Lutexes have been registered in generation 0 by coreparse, and
4516      * need to be moved to the right one manually.
4517      */
4518     move_lutexes(0, PSEUDO_STATIC_GENERATION);
4519 #endif
4520
4521     last_free_page = page;
4522
4523     generations[gen].bytes_allocated = PAGE_BYTES*page;
4524     bytes_allocated = PAGE_BYTES*page;
4525
4526     gc_alloc_update_all_page_tables();
4527     write_protect_generation_pages(gen);
4528 }
4529
4530 void
4531 gc_initialize_pointers(void)
4532 {
4533     gencgc_pickup_dynamic();
4534 }
4535
4536
4537 \f
4538
4539 /* alloc(..) is the external interface for memory allocation. It
4540  * allocates to generation 0. It is not called from within the garbage
4541  * collector as it is only external uses that need the check for heap
4542  * size (GC trigger) and to disable the interrupts (interrupts are
4543  * always disabled during a GC).
4544  *
4545  * The vops that call alloc(..) assume that the returned space is zero-filled.
4546  * (E.g. the most significant word of a 2-word bignum in MOVE-FROM-UNSIGNED.)
4547  *
4548  * The check for a GC trigger is only performed when the current
4549  * region is full, so in most cases it's not needed. */
4550
4551 char *
4552 alloc(long nbytes)
4553 {
4554     struct thread *thread=arch_os_get_current_thread();
4555     struct alloc_region *region=
4556 #ifdef LISP_FEATURE_SB_THREAD
4557         thread ? &(thread->alloc_region) : &boxed_region;
4558 #else
4559         &boxed_region;
4560 #endif
4561 #ifndef LISP_FEATURE_WIN32
4562     lispobj alloc_signal;
4563 #endif
4564     void *new_obj;
4565     void *new_free_pointer;
4566
4567     gc_assert(nbytes>0);
4568
4569     /* Check for alignment allocation problems. */
4570     gc_assert((((unsigned long)region->free_pointer & LOWTAG_MASK) == 0)
4571               && ((nbytes & LOWTAG_MASK) == 0));
4572
4573 #if 0
4574     if(all_threads)
4575         /* there are a few places in the C code that allocate data in the
4576          * heap before Lisp starts.  This is before interrupts are enabled,
4577          * so we don't need to check for pseudo-atomic */
4578 #ifdef LISP_FEATURE_SB_THREAD
4579         if(!get_psuedo_atomic_atomic(th)) {
4580             register u32 fs;
4581             fprintf(stderr, "fatal error in thread 0x%x, tid=%ld\n",
4582                     th,th->os_thread);
4583             __asm__("movl %fs,%0" : "=r" (fs)  : );
4584             fprintf(stderr, "fs is %x, th->tls_cookie=%x \n",
4585                     debug_get_fs(),th->tls_cookie);
4586             lose("If you see this message before 2004.01.31, mail details to sbcl-devel\n");
4587         }
4588 #else
4589     gc_assert(get_pseudo_atomic_atomic(th));
4590 #endif
4591 #endif
4592
4593     /* maybe we can do this quickly ... */
4594     new_free_pointer = region->free_pointer + nbytes;
4595     if (new_free_pointer <= region->end_addr) {
4596         new_obj = (void*)(region->free_pointer);
4597         region->free_pointer = new_free_pointer;
4598         return(new_obj);        /* yup */
4599     }
4600
4601     /* we have to go the long way around, it seems.  Check whether
4602      * we should GC in the near future
4603      */
4604     if (auto_gc_trigger && bytes_allocated > auto_gc_trigger) {
4605         gc_assert(get_pseudo_atomic_atomic(thread));
4606         /* Don't flood the system with interrupts if the need to gc is
4607          * already noted. This can happen for example when SUB-GC
4608          * allocates or after a gc triggered in a WITHOUT-GCING. */
4609         if (SymbolValue(GC_PENDING,thread) == NIL) {
4610             /* set things up so that GC happens when we finish the PA
4611              * section */
4612             SetSymbolValue(GC_PENDING,T,thread);
4613             if (SymbolValue(GC_INHIBIT,thread) == NIL)
4614               set_pseudo_atomic_interrupted(thread);
4615         }
4616     }
4617     new_obj = gc_alloc_with_region(nbytes,0,region,0);
4618
4619 #ifndef LISP_FEATURE_WIN32
4620     alloc_signal = SymbolValue(ALLOC_SIGNAL,thread);
4621     if ((alloc_signal & FIXNUM_TAG_MASK) == 0) {
4622         if ((signed long) alloc_signal <= 0) {
4623 #ifdef LISP_FEATURE_SB_THREAD
4624             kill_thread_safely(thread->os_thread, SIGPROF);
4625 #else
4626             raise(SIGPROF);
4627 #endif
4628         } else {
4629             SetSymbolValue(ALLOC_SIGNAL,
4630                            alloc_signal - (1 << N_FIXNUM_TAG_BITS),
4631                            thread);
4632         }
4633     }
4634 #endif
4635
4636     return (new_obj);
4637 }
4638 \f
4639 /*
4640  * shared support for the OS-dependent signal handlers which
4641  * catch GENCGC-related write-protect violations
4642  */
4643
4644 void unhandled_sigmemoryfault(void);
4645
4646 /* Depending on which OS we're running under, different signals might
4647  * be raised for a violation of write protection in the heap. This
4648  * function factors out the common generational GC magic which needs
4649  * to invoked in this case, and should be called from whatever signal
4650  * handler is appropriate for the OS we're running under.
4651  *
4652  * Return true if this signal is a normal generational GC thing that
4653  * we were able to handle, or false if it was abnormal and control
4654  * should fall through to the general SIGSEGV/SIGBUS/whatever logic. */
4655
4656 int
4657 gencgc_handle_wp_violation(void* fault_addr)
4658 {
4659     page_index_t page_index = find_page_index(fault_addr);
4660
4661 #ifdef QSHOW_SIGNALS
4662     FSHOW((stderr, "heap WP violation? fault_addr=%x, page_index=%d\n",
4663            fault_addr, page_index));
4664 #endif
4665
4666     /* Check whether the fault is within the dynamic space. */
4667     if (page_index == (-1)) {
4668
4669         /* It can be helpful to be able to put a breakpoint on this
4670          * case to help diagnose low-level problems. */
4671         unhandled_sigmemoryfault();
4672
4673         /* not within the dynamic space -- not our responsibility */
4674         return 0;
4675
4676     } else {
4677         if (page_table[page_index].write_protected) {
4678             /* Unprotect the page. */
4679             os_protect(page_address(page_index), PAGE_BYTES, OS_VM_PROT_ALL);
4680             page_table[page_index].write_protected_cleared = 1;
4681             page_table[page_index].write_protected = 0;
4682         } else {
4683             /* The only acceptable reason for this signal on a heap
4684              * access is that GENCGC write-protected the page.
4685              * However, if two CPUs hit a wp page near-simultaneously,
4686              * we had better not have the second one lose here if it
4687              * does this test after the first one has already set wp=0
4688              */
4689             if(page_table[page_index].write_protected_cleared != 1)
4690                 lose("fault in heap page %d not marked as write-protected\nboxed_region.first_page: %d, boxed_region.last_page %d\n",
4691                      page_index, boxed_region.first_page, boxed_region.last_page);
4692         }
4693         /* Don't worry, we can handle it. */
4694         return 1;
4695     }
4696 }
4697 /* This is to be called when we catch a SIGSEGV/SIGBUS, determine that
4698  * it's not just a case of the program hitting the write barrier, and
4699  * are about to let Lisp deal with it. It's basically just a
4700  * convenient place to set a gdb breakpoint. */
4701 void
4702 unhandled_sigmemoryfault()
4703 {}
4704
4705 void gc_alloc_update_all_page_tables(void)
4706 {
4707     /* Flush the alloc regions updating the tables. */
4708     struct thread *th;
4709     for_each_thread(th)
4710         gc_alloc_update_page_tables(0, &th->alloc_region);
4711     gc_alloc_update_page_tables(1, &unboxed_region);
4712     gc_alloc_update_page_tables(0, &boxed_region);
4713 }
4714
4715 void
4716 gc_set_region_empty(struct alloc_region *region)
4717 {
4718     region->first_page = 0;
4719     region->last_page = -1;
4720     region->start_addr = page_address(0);
4721     region->free_pointer = page_address(0);
4722     region->end_addr = page_address(0);
4723 }
4724
4725 static void
4726 zero_all_free_pages()
4727 {
4728     page_index_t i;
4729
4730     for (i = 0; i < last_free_page; i++) {
4731         if (page_table[i].allocated == FREE_PAGE_FLAG) {
4732 #ifdef READ_PROTECT_FREE_PAGES
4733             os_protect(page_address(i),
4734                        PAGE_BYTES,
4735                        OS_VM_PROT_ALL);
4736 #endif
4737             zero_pages(i, i);
4738         }
4739     }
4740 }
4741
4742 /* Things to do before doing a final GC before saving a core (without
4743  * purify).
4744  *
4745  * + Pages in large_object pages aren't moved by the GC, so we need to
4746  *   unset that flag from all pages.
4747  * + The pseudo-static generation isn't normally collected, but it seems
4748  *   reasonable to collect it at least when saving a core. So move the
4749  *   pages to a normal generation.
4750  */
4751 static void
4752 prepare_for_final_gc ()
4753 {
4754     page_index_t i;
4755     for (i = 0; i < last_free_page; i++) {
4756         page_table[i].large_object = 0;
4757         if (page_table[i].gen == PSEUDO_STATIC_GENERATION) {
4758             int used = page_table[i].bytes_used;
4759             page_table[i].gen = HIGHEST_NORMAL_GENERATION;
4760             generations[PSEUDO_STATIC_GENERATION].bytes_allocated -= used;
4761             generations[HIGHEST_NORMAL_GENERATION].bytes_allocated += used;
4762         }
4763     }
4764 }
4765
4766
4767 /* Do a non-conservative GC, and then save a core with the initial
4768  * function being set to the value of the static symbol
4769  * SB!VM:RESTART-LISP-FUNCTION */
4770 void
4771 gc_and_save(char *filename, int prepend_runtime)
4772 {
4773     FILE *file;
4774     void *runtime_bytes = NULL;
4775     size_t runtime_size;
4776
4777     file = prepare_to_save(filename, prepend_runtime, &runtime_bytes,
4778                            &runtime_size);
4779     if (file == NULL)
4780        return;
4781
4782     conservative_stack = 0;
4783
4784     /* The filename might come from Lisp, and be moved by the now
4785      * non-conservative GC. */
4786     filename = strdup(filename);
4787
4788     /* Collect twice: once into relatively high memory, and then back
4789      * into low memory. This compacts the retained data into the lower
4790      * pages, minimizing the size of the core file.
4791      */
4792     prepare_for_final_gc();
4793     gencgc_alloc_start_page = last_free_page;
4794     collect_garbage(HIGHEST_NORMAL_GENERATION+1);
4795
4796     prepare_for_final_gc();
4797     gencgc_alloc_start_page = -1;
4798     collect_garbage(HIGHEST_NORMAL_GENERATION+1);
4799
4800     if (prepend_runtime)
4801         save_runtime_to_filehandle(file, runtime_bytes, runtime_size);
4802
4803     /* The dumper doesn't know that pages need to be zeroed before use. */
4804     zero_all_free_pages();
4805     save_to_filehandle(file, filename, SymbolValue(RESTART_LISP_FUNCTION,0),
4806                        prepend_runtime);
4807     /* Oops. Save still managed to fail. Since we've mangled the stack
4808      * beyond hope, there's not much we can do.
4809      * (beyond FUNCALLing RESTART_LISP_FUNCTION, but I suspect that's
4810      * going to be rather unsatisfactory too... */
4811     lose("Attempt to save core after non-conservative GC failed.\n");
4812 }