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