0.8.7.10:
[sbcl.git] / src / runtime / gencgc.c
1 /*
2  * GENerational Conservative Garbage Collector for SBCL x86
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 <stdio.h>
28 #include <signal.h>
29 #include <errno.h>
30 #include <string.h>
31 #include "runtime.h"
32 #include "sbcl.h"
33 #include "os.h"
34 #include "interr.h"
35 #include "globals.h"
36 #include "interrupt.h"
37 #include "validate.h"
38 #include "lispregs.h"
39 #include "arch.h"
40 #include "gc.h"
41 #include "gc-internal.h"
42 #include "thread.h"
43 #include "genesis/vector.h"
44 #include "genesis/weak-pointer.h"
45 #include "genesis/simple-fun.h"
46
47 /* assembly language stub that executes trap_PendingInterrupt */
48 void do_pending_interrupt(void);
49
50 /* forward declarations */
51 int gc_find_freeish_pages(int *restart_page_ptr, int nbytes, int unboxed);
52 void  gc_set_region_empty(struct alloc_region *region);
53 void gc_alloc_update_all_page_tables(void);
54 static void  gencgc_pickup_dynamic(void);
55 boolean interrupt_maybe_gc_int(int, siginfo_t *, void *);
56
57 \f
58 /*
59  * GC parameters
60  */
61
62 /* the number of actual generations. (The number of 'struct
63  * generation' objects is one more than this, because one object
64  * serves as scratch when GC'ing.) */
65 #define NUM_GENERATIONS 6
66
67 /* Should we use page protection to help avoid the scavenging of pages
68  * that don't have pointers to younger generations? */
69 boolean enable_page_protection = 1;
70
71 /* Should we unmap a page and re-mmap it to have it zero filled? */
72 #if defined(__FreeBSD__) || defined(__OpenBSD__)
73 /* comment from cmucl-2.4.8: This can waste a lot of swap on FreeBSD
74  * so don't unmap there.
75  *
76  * The CMU CL comment didn't specify a version, but was probably an
77  * old version of FreeBSD (pre-4.0), so this might no longer be true.
78  * OTOH, if it is true, this behavior might exist on OpenBSD too, so
79  * for now we don't unmap there either. -- WHN 2001-04-07 */
80 boolean gencgc_unmap_zero = 0;
81 #else
82 boolean gencgc_unmap_zero = 1;
83 #endif
84
85 /* the minimum size (in bytes) for a large object*/
86 unsigned large_object_size = 4 * PAGE_BYTES;
87
88 \f
89 /*
90  * debugging
91  */
92
93
94
95 /* the verbosity level. All non-error messages are disabled at level 0;
96  * and only a few rare messages are printed at level 1. */
97 unsigned gencgc_verbose = (QSHOW ? 1 : 0);
98
99 /* FIXME: At some point enable the various error-checking things below
100  * and see what they say. */
101
102 /* We hunt for pointers to old-space, when GCing generations >= verify_gen.
103  * Set verify_gens to NUM_GENERATIONS to disable this kind of check. */
104 int verify_gens = NUM_GENERATIONS;
105
106 /* Should we do a pre-scan verify of generation 0 before it's GCed? */
107 boolean pre_verify_gen_0 = 0;
108
109 /* Should we check for bad pointers after gc_free_heap is called
110  * from Lisp PURIFY? */
111 boolean verify_after_free_heap = 0;
112
113 /* Should we print a note when code objects are found in the dynamic space
114  * during a heap verify? */
115 boolean verify_dynamic_code_check = 0;
116
117 /* Should we check code objects for fixup errors after they are transported? */
118 boolean check_code_fixups = 0;
119
120 /* Should we check that newly allocated regions are zero filled? */
121 boolean gencgc_zero_check = 0;
122
123 /* Should we check that the free space is zero filled? */
124 boolean gencgc_enable_verify_zero_fill = 0;
125
126 /* Should we check that free pages are zero filled during gc_free_heap
127  * called after Lisp PURIFY? */
128 boolean gencgc_zero_check_during_free_heap = 0;
129 \f
130 /*
131  * GC structures and variables
132  */
133
134 /* the total bytes allocated. These are seen by Lisp DYNAMIC-USAGE. */
135 unsigned long bytes_allocated = 0;
136 extern unsigned long bytes_consed_between_gcs; /* gc-common.c */
137 unsigned long auto_gc_trigger = 0;
138
139 /* the source and destination generations. These are set before a GC starts
140  * scavenging. */
141 int from_space;
142 int new_space;
143
144
145 /* An array of page structures is statically allocated.
146  * This helps quickly map between an address its page structure.
147  * NUM_PAGES is set from the size of the dynamic space. */
148 struct page page_table[NUM_PAGES];
149
150 /* To map addresses to page structures the address of the first page
151  * is needed. */
152 static void *heap_base = NULL;
153
154
155 /* Calculate the start address for the given page number. */
156 inline void *
157 page_address(int page_num)
158 {
159     return (heap_base + (page_num * PAGE_BYTES));
160 }
161
162 /* Find the page index within the page_table for the given
163  * address. Return -1 on failure. */
164 inline int
165 find_page_index(void *addr)
166 {
167     int index = addr-heap_base;
168
169     if (index >= 0) {
170         index = ((unsigned int)index)/PAGE_BYTES;
171         if (index < NUM_PAGES)
172             return (index);
173     }
174
175     return (-1);
176 }
177
178 /* a structure to hold the state of a generation */
179 struct generation {
180
181     /* the first page that gc_alloc() checks on its next call */
182     int alloc_start_page;
183
184     /* the first page that gc_alloc_unboxed() checks on its next call */
185     int alloc_unboxed_start_page;
186
187     /* the first page that gc_alloc_large (boxed) considers on its next
188      * call. (Although it always allocates after the boxed_region.) */
189     int alloc_large_start_page;
190
191     /* the first page that gc_alloc_large (unboxed) considers on its
192      * next call. (Although it always allocates after the
193      * current_unboxed_region.) */
194     int alloc_large_unboxed_start_page;
195
196     /* the bytes allocated to this generation */
197     int bytes_allocated;
198
199     /* the number of bytes at which to trigger a GC */
200     int gc_trigger;
201
202     /* to calculate a new level for gc_trigger */
203     int bytes_consed_between_gc;
204
205     /* the number of GCs since the last raise */
206     int num_gc;
207
208     /* the average age after which a GC will raise objects to the
209      * next generation */
210     int trigger_age;
211
212     /* the cumulative sum of the bytes allocated to this generation. It is
213      * cleared after a GC on this generations, and update before new
214      * objects are added from a GC of a younger generation. Dividing by
215      * the bytes_allocated will give the average age of the memory in
216      * this generation since its last GC. */
217     int cum_sum_bytes_allocated;
218
219     /* a minimum average memory age before a GC will occur helps
220      * prevent a GC when a large number of new live objects have been
221      * added, in which case a GC could be a waste of time */
222     double min_av_mem_age;
223 };
224 /* the number of actual generations. (The number of 'struct
225  * generation' objects is one more than this, because one object
226  * serves as scratch when GC'ing.) */
227 #define NUM_GENERATIONS 6
228
229 /* an array of generation structures. There needs to be one more
230  * generation structure than actual generations as the oldest
231  * generation is temporarily raised then lowered. */
232 struct generation generations[NUM_GENERATIONS+1];
233
234 /* the oldest generation that is will currently be GCed by default.
235  * Valid values are: 0, 1, ... (NUM_GENERATIONS-1)
236  *
237  * The default of (NUM_GENERATIONS-1) enables GC on all generations.
238  *
239  * Setting this to 0 effectively disables the generational nature of
240  * the GC. In some applications generational GC may not be useful
241  * because there are no long-lived objects.
242  *
243  * An intermediate value could be handy after moving long-lived data
244  * into an older generation so an unnecessary GC of this long-lived
245  * data can be avoided. */
246 unsigned int  gencgc_oldest_gen_to_gc = NUM_GENERATIONS-1;
247
248 /* The maximum free page in the heap is maintained and used to update
249  * ALLOCATION_POINTER which is used by the room function to limit its
250  * search of the heap. XX Gencgc obviously needs to be better
251  * integrated with the Lisp code. */
252 static int  last_free_page;
253 \f
254 /* This lock is to prevent multiple threads from simultaneously
255  * allocating new regions which overlap each other.  Note that the
256  * majority of GC is single-threaded, but alloc() may be called from
257  * >1 thread at a time and must be thread-safe.  This lock must be
258  * seized before all accesses to generations[] or to parts of
259  * page_table[] that other threads may want to see */
260
261 static lispobj free_pages_lock=0;
262
263 \f
264 /*
265  * miscellaneous heap functions
266  */
267
268 /* Count the number of pages which are write-protected within the
269  * given generation. */
270 static int
271 count_write_protect_generation_pages(int generation)
272 {
273     int i;
274     int count = 0;
275
276     for (i = 0; i < last_free_page; i++)
277         if ((page_table[i].allocated != FREE_PAGE)
278             && (page_table[i].gen == generation)
279             && (page_table[i].write_protected == 1))
280             count++;
281     return count;
282 }
283
284 /* Count the number of pages within the given generation. */
285 static int
286 count_generation_pages(int generation)
287 {
288     int i;
289     int count = 0;
290
291     for (i = 0; i < last_free_page; i++)
292         if ((page_table[i].allocated != 0)
293             && (page_table[i].gen == generation))
294             count++;
295     return count;
296 }
297
298 /* Count the number of dont_move pages. */
299 static int
300 count_dont_move_pages(void)
301 {
302     int i;
303     int count = 0;
304     for (i = 0; i < last_free_page; i++) {
305         if ((page_table[i].allocated != 0) && (page_table[i].dont_move != 0)) {
306             ++count;
307         }
308     }
309     return count;
310 }
311
312 /* Work through the pages and add up the number of bytes used for the
313  * given generation. */
314 static int
315 count_generation_bytes_allocated (int gen)
316 {
317     int i;
318     int result = 0;
319     for (i = 0; i < last_free_page; i++) {
320         if ((page_table[i].allocated != 0) && (page_table[i].gen == gen))
321             result += page_table[i].bytes_used;
322     }
323     return result;
324 }
325
326 /* Return the average age of the memory in a generation. */
327 static double
328 gen_av_mem_age(int gen)
329 {
330     if (generations[gen].bytes_allocated == 0)
331         return 0.0;
332
333     return
334         ((double)generations[gen].cum_sum_bytes_allocated)
335         / ((double)generations[gen].bytes_allocated);
336 }
337
338 void fpu_save(int *);           /* defined in x86-assem.S */
339 void fpu_restore(int *);        /* defined in x86-assem.S */
340 /* The verbose argument controls how much to print: 0 for normal
341  * level of detail; 1 for debugging. */
342 static void
343 print_generation_stats(int verbose) /* FIXME: should take FILE argument */
344 {
345     int i, gens;
346     int fpu_state[27];
347
348     /* This code uses the FP instructions which may be set up for Lisp
349      * so they need to be saved and reset for C. */
350     fpu_save(fpu_state);
351
352     /* number of generations to print */
353     if (verbose)
354         gens = NUM_GENERATIONS+1;
355     else
356         gens = NUM_GENERATIONS;
357
358     /* Print the heap stats. */
359     fprintf(stderr,
360             "   Gen Boxed Unboxed LB   LUB  !move  Alloc  Waste   Trig    WP  GCs Mem-age\n");
361
362     for (i = 0; i < gens; i++) {
363         int j;
364         int boxed_cnt = 0;
365         int unboxed_cnt = 0;
366         int large_boxed_cnt = 0;
367         int large_unboxed_cnt = 0;
368         int pinned_cnt=0;
369
370         for (j = 0; j < last_free_page; j++)
371             if (page_table[j].gen == i) {
372
373                 /* Count the number of boxed pages within the given
374                  * generation. */
375                 if (page_table[j].allocated & BOXED_PAGE) {
376                     if (page_table[j].large_object)
377                         large_boxed_cnt++;
378                     else
379                         boxed_cnt++;
380                 }
381                 if(page_table[j].dont_move) pinned_cnt++;
382                 /* Count the number of unboxed pages within the given
383                  * generation. */
384                 if (page_table[j].allocated & UNBOXED_PAGE) {
385                     if (page_table[j].large_object)
386                         large_unboxed_cnt++;
387                     else
388                         unboxed_cnt++;
389                 }
390             }
391
392         gc_assert(generations[i].bytes_allocated
393                   == count_generation_bytes_allocated(i));
394         fprintf(stderr,
395                 "   %1d: %5d %5d %5d %5d %5d %8d %5d %8d %4d %3d %7.4f\n",
396                 i,
397                 boxed_cnt, unboxed_cnt, large_boxed_cnt, large_unboxed_cnt,
398                 pinned_cnt,
399                 generations[i].bytes_allocated,
400                 (count_generation_pages(i)*PAGE_BYTES
401                  - generations[i].bytes_allocated),
402                 generations[i].gc_trigger,
403                 count_write_protect_generation_pages(i),
404                 generations[i].num_gc,
405                 gen_av_mem_age(i));
406     }
407     fprintf(stderr,"   Total bytes allocated=%ld\n", bytes_allocated);
408
409     fpu_restore(fpu_state);
410 }
411 \f
412 /*
413  * allocation routines
414  */
415
416 /*
417  * To support quick and inline allocation, regions of memory can be
418  * allocated and then allocated from with just a free pointer and a
419  * check against an end address.
420  *
421  * Since objects can be allocated to spaces with different properties
422  * e.g. boxed/unboxed, generation, ages; there may need to be many
423  * allocation regions.
424  *
425  * Each allocation region may be start within a partly used page. Many
426  * features of memory use are noted on a page wise basis, e.g. the
427  * generation; so if a region starts within an existing allocated page
428  * it must be consistent with this page.
429  *
430  * During the scavenging of the newspace, objects will be transported
431  * into an allocation region, and pointers updated to point to this
432  * allocation region. It is possible that these pointers will be
433  * scavenged again before the allocation region is closed, e.g. due to
434  * trans_list which jumps all over the place to cleanup the list. It
435  * is important to be able to determine properties of all objects
436  * pointed to when scavenging, e.g to detect pointers to the oldspace.
437  * Thus it's important that the allocation regions have the correct
438  * properties set when allocated, and not just set when closed. The
439  * region allocation routines return regions with the specified
440  * properties, and grab all the pages, setting their properties
441  * appropriately, except that the amount used is not known.
442  *
443  * These regions are used to support quicker allocation using just a
444  * free pointer. The actual space used by the region is not reflected
445  * in the pages tables until it is closed. It can't be scavenged until
446  * closed.
447  *
448  * When finished with the region it should be closed, which will
449  * update the page tables for the actual space used returning unused
450  * space. Further it may be noted in the new regions which is
451  * necessary when scavenging the newspace.
452  *
453  * Large objects may be allocated directly without an allocation
454  * region, the page tables are updated immediately.
455  *
456  * Unboxed objects don't contain pointers to other objects and so
457  * don't need scavenging. Further they can't contain pointers to
458  * younger generations so WP is not needed. By allocating pages to
459  * unboxed objects the whole page never needs scavenging or
460  * write-protecting. */
461
462 /* We are only using two regions at present. Both are for the current
463  * newspace generation. */
464 struct alloc_region boxed_region;
465 struct alloc_region unboxed_region;
466
467 /* The generation currently being allocated to. */
468 static int gc_alloc_generation;
469
470 /* Find a new region with room for at least the given number of bytes.
471  *
472  * It starts looking at the current generation's alloc_start_page. So
473  * may pick up from the previous region if there is enough space. This
474  * keeps the allocation contiguous when scavenging the newspace.
475  *
476  * The alloc_region should have been closed by a call to
477  * gc_alloc_update_page_tables(), and will thus be in an empty state.
478  *
479  * To assist the scavenging functions write-protected pages are not
480  * used. Free pages should not be write-protected.
481  *
482  * It is critical to the conservative GC that the start of regions be
483  * known. To help achieve this only small regions are allocated at a
484  * time.
485  *
486  * During scavenging, pointers may be found to within the current
487  * region and the page generation must be set so that pointers to the
488  * from space can be recognized. Therefore the generation of pages in
489  * the region are set to gc_alloc_generation. To prevent another
490  * allocation call using the same pages, all the pages in the region
491  * are allocated, although they will initially be empty.
492  */
493 static void
494 gc_alloc_new_region(int nbytes, int unboxed, struct alloc_region *alloc_region)
495 {
496     int first_page;
497     int last_page;
498     int bytes_found;
499     int i;
500
501     /*
502     FSHOW((stderr,
503            "/alloc_new_region for %d bytes from gen %d\n",
504            nbytes, gc_alloc_generation));
505     */
506
507     /* Check that the region is in a reset state. */
508     gc_assert((alloc_region->first_page == 0)
509               && (alloc_region->last_page == -1)
510               && (alloc_region->free_pointer == alloc_region->end_addr));
511     get_spinlock(&free_pages_lock,(int) alloc_region);
512     if (unboxed) {
513         first_page =
514             generations[gc_alloc_generation].alloc_unboxed_start_page;
515     } else {
516         first_page =
517             generations[gc_alloc_generation].alloc_start_page;
518     }
519     last_page=gc_find_freeish_pages(&first_page,nbytes,unboxed);
520     bytes_found=(PAGE_BYTES - page_table[first_page].bytes_used)
521             + PAGE_BYTES*(last_page-first_page);
522
523     /* Set up the alloc_region. */
524     alloc_region->first_page = first_page;
525     alloc_region->last_page = last_page;
526     alloc_region->start_addr = page_table[first_page].bytes_used
527         + page_address(first_page);
528     alloc_region->free_pointer = alloc_region->start_addr;
529     alloc_region->end_addr = alloc_region->start_addr + bytes_found;
530
531     /* Set up the pages. */
532
533     /* The first page may have already been in use. */
534     if (page_table[first_page].bytes_used == 0) {
535         if (unboxed)
536             page_table[first_page].allocated = UNBOXED_PAGE;
537         else
538             page_table[first_page].allocated = BOXED_PAGE;
539         page_table[first_page].gen = gc_alloc_generation;
540         page_table[first_page].large_object = 0;
541         page_table[first_page].first_object_offset = 0;
542     }
543
544     if (unboxed)
545         gc_assert(page_table[first_page].allocated == UNBOXED_PAGE);
546     else
547         gc_assert(page_table[first_page].allocated == BOXED_PAGE);
548     page_table[first_page].allocated |= OPEN_REGION_PAGE; 
549
550     gc_assert(page_table[first_page].gen == gc_alloc_generation);
551     gc_assert(page_table[first_page].large_object == 0);
552
553     for (i = first_page+1; i <= last_page; i++) {
554         if (unboxed)
555             page_table[i].allocated = UNBOXED_PAGE;
556         else
557             page_table[i].allocated = BOXED_PAGE;
558         page_table[i].gen = gc_alloc_generation;
559         page_table[i].large_object = 0;
560         /* This may not be necessary for unboxed regions (think it was
561          * broken before!) */
562         page_table[i].first_object_offset =
563             alloc_region->start_addr - page_address(i);
564         page_table[i].allocated |= OPEN_REGION_PAGE ;
565     }
566     /* Bump up last_free_page. */
567     if (last_page+1 > last_free_page) {
568         last_free_page = last_page+1;
569         SetSymbolValue(ALLOCATION_POINTER,
570                        (lispobj)(((char *)heap_base) + last_free_page*PAGE_BYTES),
571                        0);
572     }
573     release_spinlock(&free_pages_lock);
574     
575     /* we can do this after releasing free_pages_lock */
576     if (gencgc_zero_check) {
577         int *p;
578         for (p = (int *)alloc_region->start_addr;
579              p < (int *)alloc_region->end_addr; p++) {
580             if (*p != 0) {
581                 /* KLUDGE: It would be nice to use %lx and explicit casts
582                  * (long) in code like this, so that it is less likely to
583                  * break randomly when running on a machine with different
584                  * word sizes. -- WHN 19991129 */
585                 lose("The new region at %x is not zero.", p);
586             }
587     }
588 }
589
590 }
591
592 /* If the record_new_objects flag is 2 then all new regions created
593  * are recorded.
594  *
595  * If it's 1 then then it is only recorded if the first page of the
596  * current region is <= new_areas_ignore_page. This helps avoid
597  * unnecessary recording when doing full scavenge pass.
598  *
599  * The new_object structure holds the page, byte offset, and size of
600  * new regions of objects. Each new area is placed in the array of
601  * these structures pointer to by new_areas. new_areas_index holds the
602  * offset into new_areas.
603  *
604  * If new_area overflows NUM_NEW_AREAS then it stops adding them. The
605  * later code must detect this and handle it, probably by doing a full
606  * scavenge of a generation. */
607 #define NUM_NEW_AREAS 512
608 static int record_new_objects = 0;
609 static int new_areas_ignore_page;
610 struct new_area {
611     int  page;
612     int  offset;
613     int  size;
614 };
615 static struct new_area (*new_areas)[];
616 static int new_areas_index;
617 int max_new_areas;
618
619 /* Add a new area to new_areas. */
620 static void
621 add_new_area(int first_page, int offset, int size)
622 {
623     unsigned new_area_start,c;
624     int i;
625
626     /* Ignore if full. */
627     if (new_areas_index >= NUM_NEW_AREAS)
628         return;
629
630     switch (record_new_objects) {
631     case 0:
632         return;
633     case 1:
634         if (first_page > new_areas_ignore_page)
635             return;
636         break;
637     case 2:
638         break;
639     default:
640         gc_abort();
641     }
642
643     new_area_start = PAGE_BYTES*first_page + offset;
644
645     /* Search backwards for a prior area that this follows from. If
646        found this will save adding a new area. */
647     for (i = new_areas_index-1, c = 0; (i >= 0) && (c < 8); i--, c++) {
648         unsigned area_end =
649             PAGE_BYTES*((*new_areas)[i].page)
650             + (*new_areas)[i].offset
651             + (*new_areas)[i].size;
652         /*FSHOW((stderr,
653                "/add_new_area S1 %d %d %d %d\n",
654                i, c, new_area_start, area_end));*/
655         if (new_area_start == area_end) {
656             /*FSHOW((stderr,
657                    "/adding to [%d] %d %d %d with %d %d %d:\n",
658                    i,
659                    (*new_areas)[i].page,
660                    (*new_areas)[i].offset,
661                    (*new_areas)[i].size,
662                    first_page,
663                    offset,
664                     size);*/
665             (*new_areas)[i].size += size;
666             return;
667         }
668     }
669
670     (*new_areas)[new_areas_index].page = first_page;
671     (*new_areas)[new_areas_index].offset = offset;
672     (*new_areas)[new_areas_index].size = size;
673     /*FSHOW((stderr,
674            "/new_area %d page %d offset %d size %d\n",
675            new_areas_index, first_page, offset, size));*/
676     new_areas_index++;
677
678     /* Note the max new_areas used. */
679     if (new_areas_index > max_new_areas)
680         max_new_areas = new_areas_index;
681 }
682
683 /* Update the tables for the alloc_region. The region may be added to
684  * the new_areas.
685  *
686  * When done the alloc_region is set up so that the next quick alloc
687  * will fail safely and thus a new region will be allocated. Further
688  * it is safe to try to re-update the page table of this reset
689  * alloc_region. */
690 void
691 gc_alloc_update_page_tables(int unboxed, struct alloc_region *alloc_region)
692 {
693     int more;
694     int first_page;
695     int next_page;
696     int bytes_used;
697     int orig_first_page_bytes_used;
698     int region_size;
699     int byte_cnt;
700
701
702     first_page = alloc_region->first_page;
703
704     /* Catch an unused alloc_region. */
705     if ((first_page == 0) && (alloc_region->last_page == -1))
706         return;
707
708     next_page = first_page+1;
709
710     get_spinlock(&free_pages_lock,(int) alloc_region);
711     if (alloc_region->free_pointer != alloc_region->start_addr) {
712         /* some bytes were allocated in the region */
713         orig_first_page_bytes_used = page_table[first_page].bytes_used;
714
715         gc_assert(alloc_region->start_addr == (page_address(first_page) + page_table[first_page].bytes_used));
716
717         /* All the pages used need to be updated */
718
719         /* Update the first page. */
720
721         /* If the page was free then set up the gen, and
722          * first_object_offset. */
723         if (page_table[first_page].bytes_used == 0)
724             gc_assert(page_table[first_page].first_object_offset == 0);
725         page_table[first_page].allocated &= ~(OPEN_REGION_PAGE);
726
727         if (unboxed)
728             gc_assert(page_table[first_page].allocated == UNBOXED_PAGE);
729         else
730             gc_assert(page_table[first_page].allocated == BOXED_PAGE);
731         gc_assert(page_table[first_page].gen == gc_alloc_generation);
732         gc_assert(page_table[first_page].large_object == 0);
733
734         byte_cnt = 0;
735
736         /* Calculate the number of bytes used in this page. This is not
737          * always the number of new bytes, unless it was free. */
738         more = 0;
739         if ((bytes_used = (alloc_region->free_pointer - page_address(first_page)))>PAGE_BYTES) {
740             bytes_used = PAGE_BYTES;
741             more = 1;
742         }
743         page_table[first_page].bytes_used = bytes_used;
744         byte_cnt += bytes_used;
745
746
747         /* All the rest of the pages should be free. We need to set their
748          * first_object_offset pointer to the start of the region, and set
749          * the bytes_used. */
750         while (more) {
751             page_table[next_page].allocated &= ~(OPEN_REGION_PAGE);
752             if (unboxed)
753                 gc_assert(page_table[next_page].allocated == UNBOXED_PAGE);
754             else
755                 gc_assert(page_table[next_page].allocated == BOXED_PAGE);
756             gc_assert(page_table[next_page].bytes_used == 0);
757             gc_assert(page_table[next_page].gen == gc_alloc_generation);
758             gc_assert(page_table[next_page].large_object == 0);
759
760             gc_assert(page_table[next_page].first_object_offset ==
761                       alloc_region->start_addr - page_address(next_page));
762
763             /* Calculate the number of bytes used in this page. */
764             more = 0;
765             if ((bytes_used = (alloc_region->free_pointer
766                                - page_address(next_page)))>PAGE_BYTES) {
767                 bytes_used = PAGE_BYTES;
768                 more = 1;
769             }
770             page_table[next_page].bytes_used = bytes_used;
771             byte_cnt += bytes_used;
772
773             next_page++;
774         }
775
776         region_size = alloc_region->free_pointer - alloc_region->start_addr;
777         bytes_allocated += region_size;
778         generations[gc_alloc_generation].bytes_allocated += region_size;
779
780         gc_assert((byte_cnt- orig_first_page_bytes_used) == region_size);
781
782         /* Set the generations alloc restart page to the last page of
783          * the region. */
784         if (unboxed)
785             generations[gc_alloc_generation].alloc_unboxed_start_page =
786                 next_page-1;
787         else
788             generations[gc_alloc_generation].alloc_start_page = next_page-1;
789
790         /* Add the region to the new_areas if requested. */
791         if (!unboxed)
792             add_new_area(first_page,orig_first_page_bytes_used, region_size);
793
794         /*
795         FSHOW((stderr,
796                "/gc_alloc_update_page_tables update %d bytes to gen %d\n",
797                region_size,
798                gc_alloc_generation));
799         */
800     } else {
801         /* There are no bytes allocated. Unallocate the first_page if
802          * there are 0 bytes_used. */
803         page_table[first_page].allocated &= ~(OPEN_REGION_PAGE);
804         if (page_table[first_page].bytes_used == 0)
805             page_table[first_page].allocated = FREE_PAGE;
806     }
807
808     /* Unallocate any unused pages. */
809     while (next_page <= alloc_region->last_page) {
810         gc_assert(page_table[next_page].bytes_used == 0);
811         page_table[next_page].allocated = FREE_PAGE;
812         next_page++;
813     }
814     release_spinlock(&free_pages_lock);
815     /* alloc_region is per-thread, we're ok to do this unlocked */
816     gc_set_region_empty(alloc_region);
817 }
818
819 static inline void *gc_quick_alloc(int nbytes);
820
821 /* Allocate a possibly large object. */
822 void *
823 gc_alloc_large(int nbytes, int unboxed, struct alloc_region *alloc_region)
824 {
825     int first_page;
826     int last_page;
827     int orig_first_page_bytes_used;
828     int byte_cnt;
829     int more;
830     int bytes_used;
831     int next_page;
832
833     get_spinlock(&free_pages_lock,(int) alloc_region);
834
835     if (unboxed) {
836         first_page =
837             generations[gc_alloc_generation].alloc_large_unboxed_start_page;
838     } else {
839         first_page = generations[gc_alloc_generation].alloc_large_start_page;
840     }
841     if (first_page <= alloc_region->last_page) {
842         first_page = alloc_region->last_page+1;
843     }
844
845     last_page=gc_find_freeish_pages(&first_page,nbytes,unboxed);
846
847     gc_assert(first_page > alloc_region->last_page);
848     if (unboxed)
849         generations[gc_alloc_generation].alloc_large_unboxed_start_page =
850             last_page;
851     else
852         generations[gc_alloc_generation].alloc_large_start_page = last_page;
853
854     /* Set up the pages. */
855     orig_first_page_bytes_used = page_table[first_page].bytes_used;
856
857     /* If the first page was free then set up the gen, and
858      * first_object_offset. */
859     if (page_table[first_page].bytes_used == 0) {
860         if (unboxed)
861             page_table[first_page].allocated = UNBOXED_PAGE;
862         else
863             page_table[first_page].allocated = BOXED_PAGE;
864         page_table[first_page].gen = gc_alloc_generation;
865         page_table[first_page].first_object_offset = 0;
866         page_table[first_page].large_object = 1;
867     }
868
869     if (unboxed)
870         gc_assert(page_table[first_page].allocated == UNBOXED_PAGE);
871     else
872         gc_assert(page_table[first_page].allocated == BOXED_PAGE);
873     gc_assert(page_table[first_page].gen == gc_alloc_generation);
874     gc_assert(page_table[first_page].large_object == 1);
875
876     byte_cnt = 0;
877
878     /* Calc. the number of bytes used in this page. This is not
879      * always the number of new bytes, unless it was free. */
880     more = 0;
881     if ((bytes_used = nbytes+orig_first_page_bytes_used) > PAGE_BYTES) {
882         bytes_used = PAGE_BYTES;
883         more = 1;
884     }
885     page_table[first_page].bytes_used = bytes_used;
886     byte_cnt += bytes_used;
887
888     next_page = first_page+1;
889
890     /* All the rest of the pages should be free. We need to set their
891      * first_object_offset pointer to the start of the region, and
892      * set the bytes_used. */
893     while (more) {
894         gc_assert(page_table[next_page].allocated == FREE_PAGE);
895         gc_assert(page_table[next_page].bytes_used == 0);
896         if (unboxed)
897             page_table[next_page].allocated = UNBOXED_PAGE;
898         else
899             page_table[next_page].allocated = BOXED_PAGE;
900         page_table[next_page].gen = gc_alloc_generation;
901         page_table[next_page].large_object = 1;
902
903         page_table[next_page].first_object_offset =
904             orig_first_page_bytes_used - PAGE_BYTES*(next_page-first_page);
905
906         /* Calculate the number of bytes used in this page. */
907         more = 0;
908         if ((bytes_used=(nbytes+orig_first_page_bytes_used)-byte_cnt) > PAGE_BYTES) {
909             bytes_used = PAGE_BYTES;
910             more = 1;
911         }
912         page_table[next_page].bytes_used = bytes_used;
913         page_table[next_page].write_protected=0;
914         page_table[next_page].dont_move=0;
915         byte_cnt += bytes_used;
916         next_page++;
917     }
918
919     gc_assert((byte_cnt-orig_first_page_bytes_used) == nbytes);
920
921     bytes_allocated += nbytes;
922     generations[gc_alloc_generation].bytes_allocated += nbytes;
923
924     /* Add the region to the new_areas if requested. */
925     if (!unboxed)
926         add_new_area(first_page,orig_first_page_bytes_used,nbytes);
927
928     /* Bump up last_free_page */
929     if (last_page+1 > last_free_page) {
930         last_free_page = last_page+1;
931         SetSymbolValue(ALLOCATION_POINTER,
932                        (lispobj)(((char *)heap_base) + last_free_page*PAGE_BYTES),0);
933     }
934     release_spinlock(&free_pages_lock);
935
936     return((void *)(page_address(first_page)+orig_first_page_bytes_used));
937 }
938
939 int
940 gc_find_freeish_pages(int *restart_page_ptr, int nbytes, int unboxed)
941 {
942     int first_page;
943     int last_page;
944     int region_size;
945     int restart_page=*restart_page_ptr;
946     int bytes_found;
947     int num_pages;
948     int large_p=(nbytes>=large_object_size);
949     gc_assert(free_pages_lock);
950
951     /* Search for a contiguous free space of at least nbytes. If it's
952      * a large object then align it on a page boundary by searching
953      * for a free page. */
954
955     do {
956         first_page = restart_page;
957         if (large_p)            
958             while ((first_page < NUM_PAGES)
959                    && (page_table[first_page].allocated != FREE_PAGE))
960                 first_page++;
961         else
962             while (first_page < NUM_PAGES) {
963                 if(page_table[first_page].allocated == FREE_PAGE)
964                     break;
965                 if((page_table[first_page].allocated ==
966                     (unboxed ? UNBOXED_PAGE : BOXED_PAGE)) &&
967                    (page_table[first_page].large_object == 0) &&
968                    (page_table[first_page].gen == gc_alloc_generation) &&
969                    (page_table[first_page].bytes_used < (PAGE_BYTES-32)) &&
970                    (page_table[first_page].write_protected == 0) &&
971                    (page_table[first_page].dont_move == 0)) {
972                     break;
973                 }
974                 first_page++;
975             }
976         
977         if (first_page >= NUM_PAGES) {
978             fprintf(stderr,
979                     "Argh! gc_find_free_space failed (first_page), nbytes=%d.\n",
980                     nbytes);
981             print_generation_stats(1);
982             lose(NULL);
983         }
984
985         gc_assert(page_table[first_page].write_protected == 0);
986
987         last_page = first_page;
988         bytes_found = PAGE_BYTES - page_table[first_page].bytes_used;
989         num_pages = 1;
990         while (((bytes_found < nbytes) 
991                 || (!large_p && (num_pages < 2)))
992                && (last_page < (NUM_PAGES-1))
993                && (page_table[last_page+1].allocated == FREE_PAGE)) {
994             last_page++;
995             num_pages++;
996             bytes_found += PAGE_BYTES;
997             gc_assert(page_table[last_page].write_protected == 0);
998         }
999
1000         region_size = (PAGE_BYTES - page_table[first_page].bytes_used)
1001             + PAGE_BYTES*(last_page-first_page);
1002
1003         gc_assert(bytes_found == region_size);
1004         restart_page = last_page + 1;
1005     } while ((restart_page < NUM_PAGES) && (bytes_found < nbytes));
1006
1007     /* Check for a failure */
1008     if ((restart_page >= NUM_PAGES) && (bytes_found < nbytes)) {
1009         fprintf(stderr,
1010                 "Argh! gc_find_freeish_pages failed (restart_page), nbytes=%d.\n",
1011                 nbytes);
1012         print_generation_stats(1);
1013         lose(NULL);
1014     }
1015     *restart_page_ptr=first_page;
1016     return last_page;
1017 }
1018
1019 /* Allocate bytes.  All the rest of the special-purpose allocation
1020  * functions will eventually call this  */
1021
1022 void *
1023 gc_alloc_with_region(int nbytes,int unboxed_p, struct alloc_region *my_region,
1024                      int quick_p)
1025 {
1026     void *new_free_pointer;
1027
1028     if(nbytes>=large_object_size)
1029         return gc_alloc_large(nbytes,unboxed_p,my_region);
1030
1031     /* Check whether there is room in the current alloc region. */
1032     new_free_pointer = my_region->free_pointer + nbytes;
1033
1034     if (new_free_pointer <= my_region->end_addr) {
1035         /* If so then allocate from the current alloc region. */
1036         void *new_obj = my_region->free_pointer;
1037         my_region->free_pointer = new_free_pointer;
1038
1039         /* Unless a `quick' alloc was requested, check whether the
1040            alloc region is almost empty. */
1041         if (!quick_p &&
1042             (my_region->end_addr - my_region->free_pointer) <= 32) {
1043             /* If so, finished with the current region. */
1044             gc_alloc_update_page_tables(unboxed_p, my_region);
1045             /* Set up a new region. */
1046             gc_alloc_new_region(32 /*bytes*/, unboxed_p, my_region);
1047         }
1048
1049         return((void *)new_obj);
1050     }
1051
1052     /* Else not enough free space in the current region: retry with a
1053      * new region. */
1054
1055     gc_alloc_update_page_tables(unboxed_p, my_region);
1056     gc_alloc_new_region(nbytes, unboxed_p, my_region);
1057     return gc_alloc_with_region(nbytes,unboxed_p,my_region,0);
1058 }
1059
1060 /* these are only used during GC: all allocation from the mutator calls
1061  * alloc() -> gc_alloc_with_region() with the appropriate per-thread 
1062  * region */
1063
1064 void *
1065 gc_general_alloc(int nbytes,int unboxed_p,int quick_p)
1066 {
1067     struct alloc_region *my_region = 
1068       unboxed_p ? &unboxed_region : &boxed_region;
1069     return gc_alloc_with_region(nbytes,unboxed_p, my_region,quick_p);
1070 }
1071
1072 static inline void *
1073 gc_quick_alloc(int nbytes)
1074 {
1075     return gc_general_alloc(nbytes,ALLOC_BOXED,ALLOC_QUICK);
1076 }
1077
1078 static inline void *
1079 gc_quick_alloc_large(int nbytes)
1080 {
1081     return gc_general_alloc(nbytes,ALLOC_BOXED,ALLOC_QUICK);
1082 }
1083
1084 static inline void *
1085 gc_alloc_unboxed(int nbytes)
1086 {
1087     return gc_general_alloc(nbytes,ALLOC_UNBOXED,0);
1088 }
1089
1090 static inline void *
1091 gc_quick_alloc_unboxed(int nbytes)
1092 {
1093     return gc_general_alloc(nbytes,ALLOC_UNBOXED,ALLOC_QUICK);
1094 }
1095
1096 static inline void *
1097 gc_quick_alloc_large_unboxed(int nbytes)
1098 {
1099     return gc_general_alloc(nbytes,ALLOC_UNBOXED,ALLOC_QUICK);
1100 }
1101 \f
1102 /*
1103  * scavenging/transporting routines derived from gc.c in CMU CL ca. 18b
1104  */
1105
1106 extern int (*scavtab[256])(lispobj *where, lispobj object);
1107 extern lispobj (*transother[256])(lispobj object);
1108 extern int (*sizetab[256])(lispobj *where);
1109
1110 /* Copy a large boxed object. If the object is in a large object
1111  * region then it is simply promoted, else it is copied. If it's large
1112  * enough then it's copied to a large object region.
1113  *
1114  * Vectors may have shrunk. If the object is not copied the space
1115  * needs to be reclaimed, and the page_tables corrected. */
1116 lispobj
1117 copy_large_object(lispobj object, int nwords)
1118 {
1119     int tag;
1120     lispobj *new;
1121     int first_page;
1122
1123     gc_assert(is_lisp_pointer(object));
1124     gc_assert(from_space_p(object));
1125     gc_assert((nwords & 0x01) == 0);
1126
1127
1128     /* Check whether it's in a large object region. */
1129     first_page = find_page_index((void *)object);
1130     gc_assert(first_page >= 0);
1131
1132     if (page_table[first_page].large_object) {
1133
1134         /* Promote the object. */
1135
1136         int remaining_bytes;
1137         int next_page;
1138         int bytes_freed;
1139         int old_bytes_used;
1140
1141         /* Note: Any page write-protection must be removed, else a
1142          * later scavenge_newspace may incorrectly not scavenge these
1143          * pages. This would not be necessary if they are added to the
1144          * new areas, but let's do it for them all (they'll probably
1145          * be written anyway?). */
1146
1147         gc_assert(page_table[first_page].first_object_offset == 0);
1148
1149         next_page = first_page;
1150         remaining_bytes = nwords*4;
1151         while (remaining_bytes > PAGE_BYTES) {
1152             gc_assert(page_table[next_page].gen == from_space);
1153             gc_assert(page_table[next_page].allocated == BOXED_PAGE);
1154             gc_assert(page_table[next_page].large_object);
1155             gc_assert(page_table[next_page].first_object_offset==
1156                       -PAGE_BYTES*(next_page-first_page));
1157             gc_assert(page_table[next_page].bytes_used == PAGE_BYTES);
1158
1159             page_table[next_page].gen = new_space;
1160
1161             /* Remove any write-protection. We should be able to rely
1162              * on the write-protect flag to avoid redundant calls. */
1163             if (page_table[next_page].write_protected) {
1164                 os_protect(page_address(next_page), PAGE_BYTES, OS_VM_PROT_ALL);
1165                 page_table[next_page].write_protected = 0;
1166             }
1167             remaining_bytes -= PAGE_BYTES;
1168             next_page++;
1169         }
1170
1171         /* Now only one page remains, but the object may have shrunk
1172          * so there may be more unused pages which will be freed. */
1173
1174         /* The object may have shrunk but shouldn't have grown. */
1175         gc_assert(page_table[next_page].bytes_used >= remaining_bytes);
1176
1177         page_table[next_page].gen = new_space;
1178         gc_assert(page_table[next_page].allocated == BOXED_PAGE);
1179
1180         /* Adjust the bytes_used. */
1181         old_bytes_used = page_table[next_page].bytes_used;
1182         page_table[next_page].bytes_used = remaining_bytes;
1183
1184         bytes_freed = old_bytes_used - remaining_bytes;
1185
1186         /* Free any remaining pages; needs care. */
1187         next_page++;
1188         while ((old_bytes_used == PAGE_BYTES) &&
1189                (page_table[next_page].gen == from_space) &&
1190                (page_table[next_page].allocated == BOXED_PAGE) &&
1191                page_table[next_page].large_object &&
1192                (page_table[next_page].first_object_offset ==
1193                 -(next_page - first_page)*PAGE_BYTES)) {
1194             /* Checks out OK, free the page. Don't need to bother zeroing
1195              * pages as this should have been done before shrinking the
1196              * object. These pages shouldn't be write-protected as they
1197              * should be zero filled. */
1198             gc_assert(page_table[next_page].write_protected == 0);
1199
1200             old_bytes_used = page_table[next_page].bytes_used;
1201             page_table[next_page].allocated = FREE_PAGE;
1202             page_table[next_page].bytes_used = 0;
1203             bytes_freed += old_bytes_used;
1204             next_page++;
1205         }
1206
1207         generations[from_space].bytes_allocated -= 4*nwords + bytes_freed;
1208         generations[new_space].bytes_allocated += 4*nwords;
1209         bytes_allocated -= bytes_freed;
1210
1211         /* Add the region to the new_areas if requested. */
1212         add_new_area(first_page,0,nwords*4);
1213
1214         return(object);
1215     } else {
1216         /* Get tag of object. */
1217         tag = lowtag_of(object);
1218
1219         /* Allocate space. */
1220         new = gc_quick_alloc_large(nwords*4);
1221
1222         memcpy(new,native_pointer(object),nwords*4);
1223
1224         /* Return Lisp pointer of new object. */
1225         return ((lispobj) new) | tag;
1226     }
1227 }
1228
1229 /* to copy unboxed objects */
1230 lispobj
1231 copy_unboxed_object(lispobj object, int nwords)
1232 {
1233     int tag;
1234     lispobj *new;
1235
1236     gc_assert(is_lisp_pointer(object));
1237     gc_assert(from_space_p(object));
1238     gc_assert((nwords & 0x01) == 0);
1239
1240     /* Get tag of object. */
1241     tag = lowtag_of(object);
1242
1243     /* Allocate space. */
1244     new = gc_quick_alloc_unboxed(nwords*4);
1245
1246     memcpy(new,native_pointer(object),nwords*4);
1247
1248     /* Return Lisp pointer of new object. */
1249     return ((lispobj) new) | tag;
1250 }
1251
1252 /* to copy large unboxed objects
1253  *
1254  * If the object is in a large object region then it is simply
1255  * promoted, else it is copied. If it's large enough then it's copied
1256  * to a large object region.
1257  *
1258  * Bignums and vectors may have shrunk. If the object is not copied
1259  * the space needs to be reclaimed, and the page_tables corrected.
1260  *
1261  * KLUDGE: There's a lot of cut-and-paste duplication between this
1262  * function and copy_large_object(..). -- WHN 20000619 */
1263 lispobj
1264 copy_large_unboxed_object(lispobj object, int nwords)
1265 {
1266     int tag;
1267     lispobj *new;
1268     lispobj *source, *dest;
1269     int first_page;
1270
1271     gc_assert(is_lisp_pointer(object));
1272     gc_assert(from_space_p(object));
1273     gc_assert((nwords & 0x01) == 0);
1274
1275     if ((nwords > 1024*1024) && gencgc_verbose)
1276         FSHOW((stderr, "/copy_large_unboxed_object: %d bytes\n", nwords*4));
1277
1278     /* Check whether it's a large object. */
1279     first_page = find_page_index((void *)object);
1280     gc_assert(first_page >= 0);
1281
1282     if (page_table[first_page].large_object) {
1283         /* Promote the object. Note: Unboxed objects may have been
1284          * allocated to a BOXED region so it may be necessary to
1285          * change the region to UNBOXED. */
1286         int remaining_bytes;
1287         int next_page;
1288         int bytes_freed;
1289         int old_bytes_used;
1290
1291         gc_assert(page_table[first_page].first_object_offset == 0);
1292
1293         next_page = first_page;
1294         remaining_bytes = nwords*4;
1295         while (remaining_bytes > PAGE_BYTES) {
1296             gc_assert(page_table[next_page].gen == from_space);
1297             gc_assert((page_table[next_page].allocated == UNBOXED_PAGE)
1298                       || (page_table[next_page].allocated == BOXED_PAGE));
1299             gc_assert(page_table[next_page].large_object);
1300             gc_assert(page_table[next_page].first_object_offset==
1301                       -PAGE_BYTES*(next_page-first_page));
1302             gc_assert(page_table[next_page].bytes_used == PAGE_BYTES);
1303
1304             page_table[next_page].gen = new_space;
1305             page_table[next_page].allocated = UNBOXED_PAGE;
1306             remaining_bytes -= PAGE_BYTES;
1307             next_page++;
1308         }
1309
1310         /* Now only one page remains, but the object may have shrunk so
1311          * there may be more unused pages which will be freed. */
1312
1313         /* Object may have shrunk but shouldn't have grown - check. */
1314         gc_assert(page_table[next_page].bytes_used >= remaining_bytes);
1315
1316         page_table[next_page].gen = new_space;
1317         page_table[next_page].allocated = UNBOXED_PAGE;
1318
1319         /* Adjust the bytes_used. */
1320         old_bytes_used = page_table[next_page].bytes_used;
1321         page_table[next_page].bytes_used = remaining_bytes;
1322
1323         bytes_freed = old_bytes_used - remaining_bytes;
1324
1325         /* Free any remaining pages; needs care. */
1326         next_page++;
1327         while ((old_bytes_used == PAGE_BYTES) &&
1328                (page_table[next_page].gen == from_space) &&
1329                ((page_table[next_page].allocated == UNBOXED_PAGE)
1330                 || (page_table[next_page].allocated == BOXED_PAGE)) &&
1331                page_table[next_page].large_object &&
1332                (page_table[next_page].first_object_offset ==
1333                 -(next_page - first_page)*PAGE_BYTES)) {
1334             /* Checks out OK, free the page. Don't need to both zeroing
1335              * pages as this should have been done before shrinking the
1336              * object. These pages shouldn't be write-protected, even if
1337              * boxed they should be zero filled. */
1338             gc_assert(page_table[next_page].write_protected == 0);
1339
1340             old_bytes_used = page_table[next_page].bytes_used;
1341             page_table[next_page].allocated = FREE_PAGE;
1342             page_table[next_page].bytes_used = 0;
1343             bytes_freed += old_bytes_used;
1344             next_page++;
1345         }
1346
1347         if ((bytes_freed > 0) && gencgc_verbose)
1348             FSHOW((stderr,
1349                    "/copy_large_unboxed bytes_freed=%d\n",
1350                    bytes_freed));
1351
1352         generations[from_space].bytes_allocated -= 4*nwords + bytes_freed;
1353         generations[new_space].bytes_allocated += 4*nwords;
1354         bytes_allocated -= bytes_freed;
1355
1356         return(object);
1357     }
1358     else {
1359         /* Get tag of object. */
1360         tag = lowtag_of(object);
1361
1362         /* Allocate space. */
1363         new = gc_quick_alloc_large_unboxed(nwords*4);
1364
1365         dest = new;
1366         source = (lispobj *) native_pointer(object);
1367
1368         /* Copy the object. */
1369         while (nwords > 0) {
1370             dest[0] = source[0];
1371             dest[1] = source[1];
1372             dest += 2;
1373             source += 2;
1374             nwords -= 2;
1375         }
1376
1377         /* Return Lisp pointer of new object. */
1378         return ((lispobj) new) | tag;
1379     }
1380 }
1381
1382
1383
1384 \f
1385
1386 /*
1387  * code and code-related objects
1388  */
1389 /*
1390 static lispobj trans_fun_header(lispobj object);
1391 static lispobj trans_boxed(lispobj object);
1392 */
1393
1394 /* Scan a x86 compiled code object, looking for possible fixups that
1395  * have been missed after a move.
1396  *
1397  * Two types of fixups are needed:
1398  * 1. Absolute fixups to within the code object.
1399  * 2. Relative fixups to outside the code object.
1400  *
1401  * Currently only absolute fixups to the constant vector, or to the
1402  * code area are checked. */
1403 void
1404 sniff_code_object(struct code *code, unsigned displacement)
1405 {
1406     int nheader_words, ncode_words, nwords;
1407     void *p;
1408     void *constants_start_addr, *constants_end_addr;
1409     void *code_start_addr, *code_end_addr;
1410     int fixup_found = 0;
1411
1412     if (!check_code_fixups)
1413         return;
1414
1415     ncode_words = fixnum_value(code->code_size);
1416     nheader_words = HeaderValue(*(lispobj *)code);
1417     nwords = ncode_words + nheader_words;
1418
1419     constants_start_addr = (void *)code + 5*4;
1420     constants_end_addr = (void *)code + nheader_words*4;
1421     code_start_addr = (void *)code + nheader_words*4;
1422     code_end_addr = (void *)code + nwords*4;
1423
1424     /* Work through the unboxed code. */
1425     for (p = code_start_addr; p < code_end_addr; p++) {
1426         void *data = *(void **)p;
1427         unsigned d1 = *((unsigned char *)p - 1);
1428         unsigned d2 = *((unsigned char *)p - 2);
1429         unsigned d3 = *((unsigned char *)p - 3);
1430         unsigned d4 = *((unsigned char *)p - 4);
1431 #if QSHOW
1432         unsigned d5 = *((unsigned char *)p - 5);
1433         unsigned d6 = *((unsigned char *)p - 6);
1434 #endif
1435
1436         /* Check for code references. */
1437         /* Check for a 32 bit word that looks like an absolute
1438            reference to within the code adea of the code object. */
1439         if ((data >= (code_start_addr-displacement))
1440             && (data < (code_end_addr-displacement))) {
1441             /* function header */
1442             if ((d4 == 0x5e)
1443                 && (((unsigned)p - 4 - 4*HeaderValue(*((unsigned *)p-1))) == (unsigned)code)) {
1444                 /* Skip the function header */
1445                 p += 6*4 - 4 - 1;
1446                 continue;
1447             }
1448             /* the case of PUSH imm32 */
1449             if (d1 == 0x68) {
1450                 fixup_found = 1;
1451                 FSHOW((stderr,
1452                        "/code ref @%x: %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x (%.8x)\n",
1453                        p, d6, d5, d4, d3, d2, d1, data));
1454                 FSHOW((stderr, "/PUSH $0x%.8x\n", data));
1455             }
1456             /* the case of MOV [reg-8],imm32 */
1457             if ((d3 == 0xc7)
1458                 && (d2==0x40 || d2==0x41 || d2==0x42 || d2==0x43
1459                     || d2==0x45 || d2==0x46 || d2==0x47)
1460                 && (d1 == 0xf8)) {
1461                 fixup_found = 1;
1462                 FSHOW((stderr,
1463                        "/code ref @%x: %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x (%.8x)\n",
1464                        p, d6, d5, d4, d3, d2, d1, data));
1465                 FSHOW((stderr, "/MOV [reg-8],$0x%.8x\n", data));
1466             }
1467             /* the case of LEA reg,[disp32] */
1468             if ((d2 == 0x8d) && ((d1 & 0xc7) == 5)) {
1469                 fixup_found = 1;
1470                 FSHOW((stderr,
1471                        "/code ref @%x: %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x (%.8x)\n",
1472                        p, d6, d5, d4, d3, d2, d1, data));
1473                 FSHOW((stderr,"/LEA reg,[$0x%.8x]\n", data));
1474             }
1475         }
1476
1477         /* Check for constant references. */
1478         /* Check for a 32 bit word that looks like an absolute
1479            reference to within the constant vector. Constant references
1480            will be aligned. */
1481         if ((data >= (constants_start_addr-displacement))
1482             && (data < (constants_end_addr-displacement))
1483             && (((unsigned)data & 0x3) == 0)) {
1484             /*  Mov eax,m32 */
1485             if (d1 == 0xa1) {
1486                 fixup_found = 1;
1487                 FSHOW((stderr,
1488                        "/abs const ref @%x: %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x (%.8x)\n",
1489                        p, d6, d5, d4, d3, d2, d1, data));
1490                 FSHOW((stderr,"/MOV eax,0x%.8x\n", data));
1491             }
1492
1493             /*  the case of MOV m32,EAX */
1494             if (d1 == 0xa3) {
1495                 fixup_found = 1;
1496                 FSHOW((stderr,
1497                        "/abs const ref @%x: %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x (%.8x)\n",
1498                        p, d6, d5, d4, d3, d2, d1, data));
1499                 FSHOW((stderr, "/MOV 0x%.8x,eax\n", data));
1500             }
1501
1502             /* the case of CMP m32,imm32 */             
1503             if ((d1 == 0x3d) && (d2 == 0x81)) {
1504                 fixup_found = 1;
1505                 FSHOW((stderr,
1506                        "/abs const ref @%x: %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x (%.8x)\n",
1507                        p, d6, d5, d4, d3, d2, d1, data));
1508                 /* XX Check this */
1509                 FSHOW((stderr, "/CMP 0x%.8x,immed32\n", data));
1510             }
1511
1512             /* Check for a mod=00, r/m=101 byte. */
1513             if ((d1 & 0xc7) == 5) {
1514                 /* Cmp m32,reg */
1515                 if (d2 == 0x39) {
1516                     fixup_found = 1;
1517                     FSHOW((stderr,
1518                            "/abs const ref @%x: %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x (%.8x)\n",
1519                            p, d6, d5, d4, d3, d2, d1, data));
1520                     FSHOW((stderr,"/CMP 0x%.8x,reg\n", data));
1521                 }
1522                 /* the case of CMP reg32,m32 */
1523                 if (d2 == 0x3b) {
1524                     fixup_found = 1;
1525                     FSHOW((stderr,
1526                            "/abs const ref @%x: %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x (%.8x)\n",
1527                            p, d6, d5, d4, d3, d2, d1, data));
1528                     FSHOW((stderr, "/CMP reg32,0x%.8x\n", data));
1529                 }
1530                 /* the case of MOV m32,reg32 */
1531                 if (d2 == 0x89) {
1532                     fixup_found = 1;
1533                     FSHOW((stderr,
1534                            "/abs const ref @%x: %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x (%.8x)\n",
1535                            p, d6, d5, d4, d3, d2, d1, data));
1536                     FSHOW((stderr, "/MOV 0x%.8x,reg32\n", data));
1537                 }
1538                 /* the case of MOV reg32,m32 */
1539                 if (d2 == 0x8b) {
1540                     fixup_found = 1;
1541                     FSHOW((stderr,
1542                            "/abs const ref @%x: %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x (%.8x)\n",
1543                            p, d6, d5, d4, d3, d2, d1, data));
1544                     FSHOW((stderr, "/MOV reg32,0x%.8x\n", data));
1545                 }
1546                 /* the case of LEA reg32,m32 */
1547                 if (d2 == 0x8d) {
1548                     fixup_found = 1;
1549                     FSHOW((stderr,
1550                            "abs const ref @%x: %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x (%.8x)\n",
1551                            p, d6, d5, d4, d3, d2, d1, data));
1552                     FSHOW((stderr, "/LEA reg32,0x%.8x\n", data));
1553                 }
1554             }
1555         }
1556     }
1557
1558     /* If anything was found, print some information on the code
1559      * object. */
1560     if (fixup_found) {
1561         FSHOW((stderr,
1562                "/compiled code object at %x: header words = %d, code words = %d\n",
1563                code, nheader_words, ncode_words));
1564         FSHOW((stderr,
1565                "/const start = %x, end = %x\n",
1566                constants_start_addr, constants_end_addr));
1567         FSHOW((stderr,
1568                "/code start = %x, end = %x\n",
1569                code_start_addr, code_end_addr));
1570     }
1571 }
1572
1573 void
1574 gencgc_apply_code_fixups(struct code *old_code, struct code *new_code)
1575 {
1576     int nheader_words, ncode_words, nwords;
1577     void *constants_start_addr, *constants_end_addr;
1578     void *code_start_addr, *code_end_addr;
1579     lispobj fixups = NIL;
1580     unsigned displacement = (unsigned)new_code - (unsigned)old_code;
1581     struct vector *fixups_vector;
1582
1583     ncode_words = fixnum_value(new_code->code_size);
1584     nheader_words = HeaderValue(*(lispobj *)new_code);
1585     nwords = ncode_words + nheader_words;
1586     /* FSHOW((stderr,
1587              "/compiled code object at %x: header words = %d, code words = %d\n",
1588              new_code, nheader_words, ncode_words)); */
1589     constants_start_addr = (void *)new_code + 5*4;
1590     constants_end_addr = (void *)new_code + nheader_words*4;
1591     code_start_addr = (void *)new_code + nheader_words*4;
1592     code_end_addr = (void *)new_code + nwords*4;
1593     /*
1594     FSHOW((stderr,
1595            "/const start = %x, end = %x\n",
1596            constants_start_addr,constants_end_addr));
1597     FSHOW((stderr,
1598            "/code start = %x; end = %x\n",
1599            code_start_addr,code_end_addr));
1600     */
1601
1602     /* The first constant should be a pointer to the fixups for this
1603        code objects. Check. */
1604     fixups = new_code->constants[0];
1605
1606     /* It will be 0 or the unbound-marker if there are no fixups (as
1607      * will be the case if the code object has been purified, for
1608      * example) and will be an other pointer if it is valid. */
1609     if ((fixups == 0) || (fixups == UNBOUND_MARKER_WIDETAG) ||
1610         !is_lisp_pointer(fixups)) {
1611         /* Check for possible errors. */
1612         if (check_code_fixups)
1613             sniff_code_object(new_code, displacement);
1614
1615         return;
1616     }
1617
1618     fixups_vector = (struct vector *)native_pointer(fixups);
1619
1620     /* Could be pointing to a forwarding pointer. */
1621     /* FIXME is this always in from_space?  if so, could replace this code with
1622      * forwarding_pointer_p/forwarding_pointer_value */
1623     if (is_lisp_pointer(fixups) &&
1624         (find_page_index((void*)fixups_vector) != -1) &&
1625         (fixups_vector->header == 0x01)) {
1626         /* If so, then follow it. */
1627         /*SHOW("following pointer to a forwarding pointer");*/
1628         fixups_vector = (struct vector *)native_pointer((lispobj)fixups_vector->length);
1629     }
1630
1631     /*SHOW("got fixups");*/
1632
1633     if (widetag_of(fixups_vector->header) ==
1634         SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_32_WIDETAG) {
1635         /* Got the fixups for the code block. Now work through the vector,
1636            and apply a fixup at each address. */
1637         int length = fixnum_value(fixups_vector->length);
1638         int i;
1639         for (i = 0; i < length; i++) {
1640             unsigned offset = fixups_vector->data[i];
1641             /* Now check the current value of offset. */
1642             unsigned old_value =
1643                 *(unsigned *)((unsigned)code_start_addr + offset);
1644
1645             /* If it's within the old_code object then it must be an
1646              * absolute fixup (relative ones are not saved) */
1647             if ((old_value >= (unsigned)old_code)
1648                 && (old_value < ((unsigned)old_code + nwords*4)))
1649                 /* So add the dispacement. */
1650                 *(unsigned *)((unsigned)code_start_addr + offset) =
1651                     old_value + displacement;
1652             else
1653                 /* It is outside the old code object so it must be a
1654                  * relative fixup (absolute fixups are not saved). So
1655                  * subtract the displacement. */
1656                 *(unsigned *)((unsigned)code_start_addr + offset) =
1657                     old_value - displacement;
1658         }
1659     }
1660
1661     /* Check for possible errors. */
1662     if (check_code_fixups) {
1663         sniff_code_object(new_code,displacement);
1664     }
1665 }
1666
1667
1668 static lispobj
1669 trans_boxed_large(lispobj object)
1670 {
1671     lispobj header;
1672     unsigned long length;
1673
1674     gc_assert(is_lisp_pointer(object));
1675
1676     header = *((lispobj *) native_pointer(object));
1677     length = HeaderValue(header) + 1;
1678     length = CEILING(length, 2);
1679
1680     return copy_large_object(object, length);
1681 }
1682
1683
1684 static lispobj
1685 trans_unboxed_large(lispobj object)
1686 {
1687     lispobj header;
1688     unsigned long length;
1689
1690
1691     gc_assert(is_lisp_pointer(object));
1692
1693     header = *((lispobj *) native_pointer(object));
1694     length = HeaderValue(header) + 1;
1695     length = CEILING(length, 2);
1696
1697     return copy_large_unboxed_object(object, length);
1698 }
1699
1700 \f
1701 /*
1702  * vector-like objects
1703  */
1704
1705
1706 /* FIXME: What does this mean? */
1707 int gencgc_hash = 1;
1708
1709 static int
1710 scav_vector(lispobj *where, lispobj object)
1711 {
1712     unsigned int kv_length;
1713     lispobj *kv_vector;
1714     unsigned int length = 0; /* (0 = dummy to stop GCC warning) */
1715     lispobj *hash_table;
1716     lispobj empty_symbol;
1717     unsigned int *index_vector = NULL; /* (NULL = dummy to stop GCC warning) */
1718     unsigned int *next_vector = NULL; /* (NULL = dummy to stop GCC warning) */
1719     unsigned int *hash_vector = NULL; /* (NULL = dummy to stop GCC warning) */
1720     lispobj weak_p_obj;
1721     unsigned next_vector_length = 0;
1722
1723     /* FIXME: A comment explaining this would be nice. It looks as
1724      * though SB-VM:VECTOR-VALID-HASHING-SUBTYPE is set for EQ-based
1725      * hash tables in the Lisp HASH-TABLE code, and nowhere else. */
1726     if (HeaderValue(object) != subtype_VectorValidHashing)
1727         return 1;
1728
1729     if (!gencgc_hash) {
1730         /* This is set for backward compatibility. FIXME: Do we need
1731          * this any more? */
1732         *where =
1733             (subtype_VectorMustRehash<<N_WIDETAG_BITS) | SIMPLE_VECTOR_WIDETAG;
1734         return 1;
1735     }
1736
1737     kv_length = fixnum_value(where[1]);
1738     kv_vector = where + 2;  /* Skip the header and length. */
1739     /*FSHOW((stderr,"/kv_length = %d\n", kv_length));*/
1740
1741     /* Scavenge element 0, which may be a hash-table structure. */
1742     scavenge(where+2, 1);
1743     if (!is_lisp_pointer(where[2])) {
1744         lose("no pointer at %x in hash table", where[2]);
1745     }
1746     hash_table = (lispobj *)native_pointer(where[2]);
1747     /*FSHOW((stderr,"/hash_table = %x\n", hash_table));*/
1748     if (widetag_of(hash_table[0]) != INSTANCE_HEADER_WIDETAG) {
1749         lose("hash table not instance (%x at %x)", hash_table[0], hash_table);
1750     }
1751
1752     /* Scavenge element 1, which should be some internal symbol that
1753      * the hash table code reserves for marking empty slots. */
1754     scavenge(where+3, 1);
1755     if (!is_lisp_pointer(where[3])) {
1756         lose("not empty-hash-table-slot symbol pointer: %x", where[3]);
1757     }
1758     empty_symbol = where[3];
1759     /* fprintf(stderr,"* empty_symbol = %x\n", empty_symbol);*/
1760     if (widetag_of(*(lispobj *)native_pointer(empty_symbol)) !=
1761         SYMBOL_HEADER_WIDETAG) {
1762         lose("not a symbol where empty-hash-table-slot symbol expected: %x",
1763              *(lispobj *)native_pointer(empty_symbol));
1764     }
1765
1766     /* Scavenge hash table, which will fix the positions of the other
1767      * needed objects. */
1768     scavenge(hash_table, 16);
1769
1770     /* Cross-check the kv_vector. */
1771     if (where != (lispobj *)native_pointer(hash_table[9])) {
1772         lose("hash_table table!=this table %x", hash_table[9]);
1773     }
1774
1775     /* WEAK-P */
1776     weak_p_obj = hash_table[10];
1777
1778     /* index vector */
1779     {
1780         lispobj index_vector_obj = hash_table[13];
1781
1782         if (is_lisp_pointer(index_vector_obj) &&
1783             (widetag_of(*(lispobj *)native_pointer(index_vector_obj)) ==
1784              SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_32_WIDETAG)) {
1785             index_vector = ((unsigned int *)native_pointer(index_vector_obj)) + 2;
1786             /*FSHOW((stderr, "/index_vector = %x\n",index_vector));*/
1787             length = fixnum_value(((unsigned int *)native_pointer(index_vector_obj))[1]);
1788             /*FSHOW((stderr, "/length = %d\n", length));*/
1789         } else {
1790             lose("invalid index_vector %x", index_vector_obj);
1791         }
1792     }
1793
1794     /* next vector */
1795     {
1796         lispobj next_vector_obj = hash_table[14];
1797
1798         if (is_lisp_pointer(next_vector_obj) &&
1799             (widetag_of(*(lispobj *)native_pointer(next_vector_obj)) ==
1800              SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_32_WIDETAG)) {
1801             next_vector = ((unsigned int *)native_pointer(next_vector_obj)) + 2;
1802             /*FSHOW((stderr, "/next_vector = %x\n", next_vector));*/
1803             next_vector_length = fixnum_value(((unsigned int *)native_pointer(next_vector_obj))[1]);
1804             /*FSHOW((stderr, "/next_vector_length = %d\n", next_vector_length));*/
1805         } else {
1806             lose("invalid next_vector %x", next_vector_obj);
1807         }
1808     }
1809
1810     /* maybe hash vector */
1811     {
1812         /* FIXME: This bare "15" offset should become a symbolic
1813          * expression of some sort. And all the other bare offsets
1814          * too. And the bare "16" in scavenge(hash_table, 16). And
1815          * probably other stuff too. Ugh.. */
1816         lispobj hash_vector_obj = hash_table[15];
1817
1818         if (is_lisp_pointer(hash_vector_obj) &&
1819             (widetag_of(*(lispobj *)native_pointer(hash_vector_obj))
1820              == SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_32_WIDETAG)) {
1821             hash_vector = ((unsigned int *)native_pointer(hash_vector_obj)) + 2;
1822             /*FSHOW((stderr, "/hash_vector = %x\n", hash_vector));*/
1823             gc_assert(fixnum_value(((unsigned int *)native_pointer(hash_vector_obj))[1])
1824                       == next_vector_length);
1825         } else {
1826             hash_vector = NULL;
1827             /*FSHOW((stderr, "/no hash_vector: %x\n", hash_vector_obj));*/
1828         }
1829     }
1830
1831     /* These lengths could be different as the index_vector can be a
1832      * different length from the others, a larger index_vector could help
1833      * reduce collisions. */
1834     gc_assert(next_vector_length*2 == kv_length);
1835
1836     /* now all set up.. */
1837
1838     /* Work through the KV vector. */
1839     {
1840         int i;
1841         for (i = 1; i < next_vector_length; i++) {
1842             lispobj old_key = kv_vector[2*i];
1843             unsigned int  old_index = (old_key & 0x1fffffff)%length;
1844
1845             /* Scavenge the key and value. */
1846             scavenge(&kv_vector[2*i],2);
1847
1848             /* Check whether the key has moved and is EQ based. */
1849             {
1850                 lispobj new_key = kv_vector[2*i];
1851                 unsigned int new_index = (new_key & 0x1fffffff)%length;
1852
1853                 if ((old_index != new_index) &&
1854                     ((!hash_vector) || (hash_vector[i] == 0x80000000)) &&
1855                     ((new_key != empty_symbol) ||
1856                      (kv_vector[2*i] != empty_symbol))) {
1857
1858                     /*FSHOW((stderr,
1859                            "* EQ key %d moved from %x to %x; index %d to %d\n",
1860                            i, old_key, new_key, old_index, new_index));*/
1861
1862                     if (index_vector[old_index] != 0) {
1863                         /*FSHOW((stderr, "/P1 %d\n", index_vector[old_index]));*/
1864
1865                         /* Unlink the key from the old_index chain. */
1866                         if (index_vector[old_index] == i) {
1867                             /*FSHOW((stderr, "/P2a %d\n", next_vector[i]));*/
1868                             index_vector[old_index] = next_vector[i];
1869                             /* Link it into the needing rehash chain. */
1870                             next_vector[i] = fixnum_value(hash_table[11]);
1871                             hash_table[11] = make_fixnum(i);
1872                             /*SHOW("P2");*/
1873                         } else {
1874                             unsigned prior = index_vector[old_index];
1875                             unsigned next = next_vector[prior];
1876
1877                             /*FSHOW((stderr, "/P3a %d %d\n", prior, next));*/
1878
1879                             while (next != 0) {
1880                                 /*FSHOW((stderr, "/P3b %d %d\n", prior, next));*/
1881                                 if (next == i) {
1882                                     /* Unlink it. */
1883                                     next_vector[prior] = next_vector[next];
1884                                     /* Link it into the needing rehash
1885                                      * chain. */
1886                                     next_vector[next] =
1887                                         fixnum_value(hash_table[11]);
1888                                     hash_table[11] = make_fixnum(next);
1889                                     /*SHOW("/P3");*/
1890                                     break;
1891                                 }
1892                                 prior = next;
1893                                 next = next_vector[next];
1894                             }
1895                         }
1896                     }
1897                 }
1898             }
1899         }
1900     }
1901     return (CEILING(kv_length + 2, 2));
1902 }
1903
1904
1905 \f
1906 /*
1907  * weak pointers
1908  */
1909
1910 /* XX This is a hack adapted from cgc.c. These don't work too
1911  * efficiently with the gencgc as a list of the weak pointers is
1912  * maintained within the objects which causes writes to the pages. A
1913  * limited attempt is made to avoid unnecessary writes, but this needs
1914  * a re-think. */
1915 #define WEAK_POINTER_NWORDS \
1916     CEILING((sizeof(struct weak_pointer) / sizeof(lispobj)), 2)
1917
1918 static int
1919 scav_weak_pointer(lispobj *where, lispobj object)
1920 {
1921     struct weak_pointer *wp = weak_pointers;
1922     /* Push the weak pointer onto the list of weak pointers.
1923      * Do I have to watch for duplicates? Originally this was
1924      * part of trans_weak_pointer but that didn't work in the
1925      * case where the WP was in a promoted region.
1926      */
1927
1928     /* Check whether it's already in the list. */
1929     while (wp != NULL) {
1930         if (wp == (struct weak_pointer*)where) {
1931             break;
1932         }
1933         wp = wp->next;
1934     }
1935     if (wp == NULL) {
1936         /* Add it to the start of the list. */
1937         wp = (struct weak_pointer*)where;
1938         if (wp->next != weak_pointers) {
1939             wp->next = weak_pointers;
1940         } else {
1941             /*SHOW("avoided write to weak pointer");*/
1942         }
1943         weak_pointers = wp;
1944     }
1945
1946     /* Do not let GC scavenge the value slot of the weak pointer.
1947      * (That is why it is a weak pointer.) */
1948
1949     return WEAK_POINTER_NWORDS;
1950 }
1951
1952 \f
1953 /* Scan an area looking for an object which encloses the given pointer.
1954  * Return the object start on success or NULL on failure. */
1955 static lispobj *
1956 search_space(lispobj *start, size_t words, lispobj *pointer)
1957 {
1958     while (words > 0) {
1959         size_t count = 1;
1960         lispobj thing = *start;
1961
1962         /* If thing is an immediate then this is a cons. */
1963         if (is_lisp_pointer(thing)
1964             || ((thing & 3) == 0) /* fixnum */
1965             || (widetag_of(thing) == BASE_CHAR_WIDETAG)
1966             || (widetag_of(thing) == UNBOUND_MARKER_WIDETAG))
1967             count = 2;
1968         else
1969             count = (sizetab[widetag_of(thing)])(start);
1970
1971         /* Check whether the pointer is within this object. */
1972         if ((pointer >= start) && (pointer < (start+count))) {
1973             /* found it! */
1974             /*FSHOW((stderr,"/found %x in %x %x\n", pointer, start, thing));*/
1975             return(start);
1976         }
1977
1978         /* Round up the count. */
1979         count = CEILING(count,2);
1980
1981         start += count;
1982         words -= count;
1983     }
1984     return (NULL);
1985 }
1986
1987 lispobj*
1988 search_read_only_space(lispobj *pointer)
1989 {
1990     lispobj* start = (lispobj*)READ_ONLY_SPACE_START;
1991     lispobj* end = (lispobj*)SymbolValue(READ_ONLY_SPACE_FREE_POINTER,0);
1992     if ((pointer < start) || (pointer >= end))
1993         return NULL;
1994     return (search_space(start, (pointer+2)-start, pointer));
1995 }
1996
1997 lispobj *
1998 search_static_space(lispobj *pointer)
1999 {
2000     lispobj* start = (lispobj*)STATIC_SPACE_START;
2001     lispobj* end = (lispobj*)SymbolValue(STATIC_SPACE_FREE_POINTER,0);
2002     if ((pointer < start) || (pointer >= end))
2003         return NULL;
2004     return (search_space(start, (pointer+2)-start, pointer));
2005 }
2006
2007 /* a faster version for searching the dynamic space. This will work even
2008  * if the object is in a current allocation region. */
2009 lispobj *
2010 search_dynamic_space(lispobj *pointer)
2011 {
2012     int page_index = find_page_index(pointer);
2013     lispobj *start;
2014
2015     /* The address may be invalid, so do some checks. */
2016     if ((page_index == -1) || (page_table[page_index].allocated == FREE_PAGE))
2017         return NULL;
2018     start = (lispobj *)((void *)page_address(page_index)
2019                         + page_table[page_index].first_object_offset);
2020     return (search_space(start, (pointer+2)-start, pointer));
2021 }
2022
2023 /* Is there any possibility that pointer is a valid Lisp object
2024  * reference, and/or something else (e.g. subroutine call return
2025  * address) which should prevent us from moving the referred-to thing?
2026  * This is called from preserve_pointers() */
2027 static int
2028 possibly_valid_dynamic_space_pointer(lispobj *pointer)
2029 {
2030     lispobj *start_addr;
2031
2032     /* Find the object start address. */
2033     if ((start_addr = search_dynamic_space(pointer)) == NULL) {
2034         return 0;
2035     }
2036
2037     /* We need to allow raw pointers into Code objects for return
2038      * addresses. This will also pick up pointers to functions in code
2039      * objects. */
2040     if (widetag_of(*start_addr) == CODE_HEADER_WIDETAG) {
2041         /* XXX could do some further checks here */
2042         return 1;
2043     }
2044
2045     /* If it's not a return address then it needs to be a valid Lisp
2046      * pointer. */
2047     if (!is_lisp_pointer((lispobj)pointer)) {
2048         return 0;
2049     }
2050
2051     /* Check that the object pointed to is consistent with the pointer
2052      * low tag.
2053      */
2054     switch (lowtag_of((lispobj)pointer)) {
2055     case FUN_POINTER_LOWTAG:
2056         /* Start_addr should be the enclosing code object, or a closure
2057          * header. */
2058         switch (widetag_of(*start_addr)) {
2059         case CODE_HEADER_WIDETAG:
2060             /* This case is probably caught above. */
2061             break;
2062         case CLOSURE_HEADER_WIDETAG:
2063         case FUNCALLABLE_INSTANCE_HEADER_WIDETAG:
2064             if ((unsigned)pointer !=
2065                 ((unsigned)start_addr+FUN_POINTER_LOWTAG)) {
2066                 if (gencgc_verbose)
2067                     FSHOW((stderr,
2068                            "/Wf2: %x %x %x\n",
2069                            pointer, start_addr, *start_addr));
2070                 return 0;
2071             }
2072             break;
2073         default:
2074             if (gencgc_verbose)
2075                 FSHOW((stderr,
2076                        "/Wf3: %x %x %x\n",
2077                        pointer, start_addr, *start_addr));
2078             return 0;
2079         }
2080         break;
2081     case LIST_POINTER_LOWTAG:
2082         if ((unsigned)pointer !=
2083             ((unsigned)start_addr+LIST_POINTER_LOWTAG)) {
2084             if (gencgc_verbose)
2085                 FSHOW((stderr,
2086                        "/Wl1: %x %x %x\n",
2087                        pointer, start_addr, *start_addr));
2088             return 0;
2089         }
2090         /* Is it plausible cons? */
2091         if ((is_lisp_pointer(start_addr[0])
2092             || ((start_addr[0] & 3) == 0) /* fixnum */
2093             || (widetag_of(start_addr[0]) == BASE_CHAR_WIDETAG)
2094             || (widetag_of(start_addr[0]) == UNBOUND_MARKER_WIDETAG))
2095            && (is_lisp_pointer(start_addr[1])
2096                || ((start_addr[1] & 3) == 0) /* fixnum */
2097                || (widetag_of(start_addr[1]) == BASE_CHAR_WIDETAG)
2098                || (widetag_of(start_addr[1]) == UNBOUND_MARKER_WIDETAG)))
2099             break;
2100         else {
2101             if (gencgc_verbose)
2102                 FSHOW((stderr,
2103                        "/Wl2: %x %x %x\n",
2104                        pointer, start_addr, *start_addr));
2105             return 0;
2106         }
2107     case INSTANCE_POINTER_LOWTAG:
2108         if ((unsigned)pointer !=
2109             ((unsigned)start_addr+INSTANCE_POINTER_LOWTAG)) {
2110             if (gencgc_verbose)
2111                 FSHOW((stderr,
2112                        "/Wi1: %x %x %x\n",
2113                        pointer, start_addr, *start_addr));
2114             return 0;
2115         }
2116         if (widetag_of(start_addr[0]) != INSTANCE_HEADER_WIDETAG) {
2117             if (gencgc_verbose)
2118                 FSHOW((stderr,
2119                        "/Wi2: %x %x %x\n",
2120                        pointer, start_addr, *start_addr));
2121             return 0;
2122         }
2123         break;
2124     case OTHER_POINTER_LOWTAG:
2125         if ((unsigned)pointer !=
2126             ((int)start_addr+OTHER_POINTER_LOWTAG)) {
2127             if (gencgc_verbose)
2128                 FSHOW((stderr,
2129                        "/Wo1: %x %x %x\n",
2130                        pointer, start_addr, *start_addr));
2131             return 0;
2132         }
2133         /* Is it plausible?  Not a cons. XXX should check the headers. */
2134         if (is_lisp_pointer(start_addr[0]) || ((start_addr[0] & 3) == 0)) {
2135             if (gencgc_verbose)
2136                 FSHOW((stderr,
2137                        "/Wo2: %x %x %x\n",
2138                        pointer, start_addr, *start_addr));
2139             return 0;
2140         }
2141         switch (widetag_of(start_addr[0])) {
2142         case UNBOUND_MARKER_WIDETAG:
2143         case BASE_CHAR_WIDETAG:
2144             if (gencgc_verbose)
2145                 FSHOW((stderr,
2146                        "*Wo3: %x %x %x\n",
2147                        pointer, start_addr, *start_addr));
2148             return 0;
2149
2150             /* only pointed to by function pointers? */
2151         case CLOSURE_HEADER_WIDETAG:
2152         case FUNCALLABLE_INSTANCE_HEADER_WIDETAG:
2153             if (gencgc_verbose)
2154                 FSHOW((stderr,
2155                        "*Wo4: %x %x %x\n",
2156                        pointer, start_addr, *start_addr));
2157             return 0;
2158
2159         case INSTANCE_HEADER_WIDETAG:
2160             if (gencgc_verbose)
2161                 FSHOW((stderr,
2162                        "*Wo5: %x %x %x\n",
2163                        pointer, start_addr, *start_addr));
2164             return 0;
2165
2166             /* the valid other immediate pointer objects */
2167         case SIMPLE_VECTOR_WIDETAG:
2168         case RATIO_WIDETAG:
2169         case COMPLEX_WIDETAG:
2170 #ifdef COMPLEX_SINGLE_FLOAT_WIDETAG
2171         case COMPLEX_SINGLE_FLOAT_WIDETAG:
2172 #endif
2173 #ifdef COMPLEX_DOUBLE_FLOAT_WIDETAG
2174         case COMPLEX_DOUBLE_FLOAT_WIDETAG:
2175 #endif
2176 #ifdef COMPLEX_LONG_FLOAT_WIDETAG
2177         case COMPLEX_LONG_FLOAT_WIDETAG:
2178 #endif
2179         case SIMPLE_ARRAY_WIDETAG:
2180         case COMPLEX_BASE_STRING_WIDETAG:
2181         case COMPLEX_VECTOR_NIL_WIDETAG:
2182         case COMPLEX_BIT_VECTOR_WIDETAG:
2183         case COMPLEX_VECTOR_WIDETAG:
2184         case COMPLEX_ARRAY_WIDETAG:
2185         case VALUE_CELL_HEADER_WIDETAG:
2186         case SYMBOL_HEADER_WIDETAG:
2187         case FDEFN_WIDETAG:
2188         case CODE_HEADER_WIDETAG:
2189         case BIGNUM_WIDETAG:
2190         case SINGLE_FLOAT_WIDETAG:
2191         case DOUBLE_FLOAT_WIDETAG:
2192 #ifdef LONG_FLOAT_WIDETAG
2193         case LONG_FLOAT_WIDETAG:
2194 #endif
2195         case SIMPLE_BASE_STRING_WIDETAG:
2196         case SIMPLE_BIT_VECTOR_WIDETAG:
2197         case SIMPLE_ARRAY_NIL_WIDETAG:
2198         case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_2_WIDETAG:
2199         case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_4_WIDETAG:
2200         case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_7_WIDETAG:
2201         case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_8_WIDETAG:
2202         case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_15_WIDETAG:
2203         case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_16_WIDETAG:
2204         case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_29_WIDETAG:
2205         case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_31_WIDETAG:
2206         case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_32_WIDETAG:
2207 #ifdef SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_8_WIDETAG
2208         case SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_8_WIDETAG:
2209 #endif
2210 #ifdef SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_16_WIDETAG
2211         case SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_16_WIDETAG:
2212 #endif
2213 #ifdef SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_30_WIDETAG
2214         case SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_30_WIDETAG:
2215 #endif
2216 #ifdef SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_32_WIDETAG
2217         case SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_32_WIDETAG:
2218 #endif
2219         case SIMPLE_ARRAY_SINGLE_FLOAT_WIDETAG:
2220         case SIMPLE_ARRAY_DOUBLE_FLOAT_WIDETAG:
2221 #ifdef SIMPLE_ARRAY_LONG_FLOAT_WIDETAG
2222         case SIMPLE_ARRAY_LONG_FLOAT_WIDETAG:
2223 #endif
2224 #ifdef SIMPLE_ARRAY_COMPLEX_SINGLE_FLOAT_WIDETAG
2225         case SIMPLE_ARRAY_COMPLEX_SINGLE_FLOAT_WIDETAG:
2226 #endif
2227 #ifdef SIMPLE_ARRAY_COMPLEX_DOUBLE_FLOAT_WIDETAG
2228         case SIMPLE_ARRAY_COMPLEX_DOUBLE_FLOAT_WIDETAG:
2229 #endif
2230 #ifdef SIMPLE_ARRAY_COMPLEX_LONG_FLOAT_WIDETAG
2231         case SIMPLE_ARRAY_COMPLEX_LONG_FLOAT_WIDETAG:
2232 #endif
2233         case SAP_WIDETAG:
2234         case WEAK_POINTER_WIDETAG:
2235             break;
2236
2237         default:
2238             if (gencgc_verbose)
2239                 FSHOW((stderr,
2240                        "/Wo6: %x %x %x\n",
2241                        pointer, start_addr, *start_addr));
2242             return 0;
2243         }
2244         break;
2245     default:
2246         if (gencgc_verbose)
2247             FSHOW((stderr,
2248                    "*W?: %x %x %x\n",
2249                    pointer, start_addr, *start_addr));
2250         return 0;
2251     }
2252
2253     /* looks good */
2254     return 1;
2255 }
2256
2257 /* Adjust large bignum and vector objects. This will adjust the
2258  * allocated region if the size has shrunk, and move unboxed objects
2259  * into unboxed pages. The pages are not promoted here, and the
2260  * promoted region is not added to the new_regions; this is really
2261  * only designed to be called from preserve_pointer(). Shouldn't fail
2262  * if this is missed, just may delay the moving of objects to unboxed
2263  * pages, and the freeing of pages. */
2264 static void
2265 maybe_adjust_large_object(lispobj *where)
2266 {
2267     int first_page;
2268     int nwords;
2269
2270     int remaining_bytes;
2271     int next_page;
2272     int bytes_freed;
2273     int old_bytes_used;
2274
2275     int boxed;
2276
2277     /* Check whether it's a vector or bignum object. */
2278     switch (widetag_of(where[0])) {
2279     case SIMPLE_VECTOR_WIDETAG:
2280         boxed = BOXED_PAGE;
2281         break;
2282     case BIGNUM_WIDETAG:
2283     case SIMPLE_BASE_STRING_WIDETAG:
2284     case SIMPLE_BIT_VECTOR_WIDETAG:
2285     case SIMPLE_ARRAY_NIL_WIDETAG:
2286     case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_2_WIDETAG:
2287     case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_4_WIDETAG:
2288     case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_7_WIDETAG:
2289     case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_8_WIDETAG:
2290     case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_15_WIDETAG:
2291     case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_16_WIDETAG:
2292     case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_29_WIDETAG:
2293     case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_31_WIDETAG:
2294     case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_32_WIDETAG:
2295 #ifdef SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_8_WIDETAG
2296     case SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_8_WIDETAG:
2297 #endif
2298 #ifdef SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_16_WIDETAG
2299     case SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_16_WIDETAG:
2300 #endif
2301 #ifdef SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_30_WIDETAG
2302     case SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_30_WIDETAG:
2303 #endif
2304 #ifdef SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_32_WIDETAG
2305     case SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_32_WIDETAG:
2306 #endif
2307     case SIMPLE_ARRAY_SINGLE_FLOAT_WIDETAG:
2308     case SIMPLE_ARRAY_DOUBLE_FLOAT_WIDETAG:
2309 #ifdef SIMPLE_ARRAY_LONG_FLOAT_WIDETAG
2310     case SIMPLE_ARRAY_LONG_FLOAT_WIDETAG:
2311 #endif
2312 #ifdef SIMPLE_ARRAY_COMPLEX_SINGLE_FLOAT_WIDETAG
2313     case SIMPLE_ARRAY_COMPLEX_SINGLE_FLOAT_WIDETAG:
2314 #endif
2315 #ifdef SIMPLE_ARRAY_COMPLEX_DOUBLE_FLOAT_WIDETAG
2316     case SIMPLE_ARRAY_COMPLEX_DOUBLE_FLOAT_WIDETAG:
2317 #endif
2318 #ifdef SIMPLE_ARRAY_COMPLEX_LONG_FLOAT_WIDETAG
2319     case SIMPLE_ARRAY_COMPLEX_LONG_FLOAT_WIDETAG:
2320 #endif
2321         boxed = UNBOXED_PAGE;
2322         break;
2323     default:
2324         return;
2325     }
2326
2327     /* Find its current size. */
2328     nwords = (sizetab[widetag_of(where[0])])(where);
2329
2330     first_page = find_page_index((void *)where);
2331     gc_assert(first_page >= 0);
2332
2333     /* Note: Any page write-protection must be removed, else a later
2334      * scavenge_newspace may incorrectly not scavenge these pages.
2335      * This would not be necessary if they are added to the new areas,
2336      * but lets do it for them all (they'll probably be written
2337      * anyway?). */
2338
2339     gc_assert(page_table[first_page].first_object_offset == 0);
2340
2341     next_page = first_page;
2342     remaining_bytes = nwords*4;
2343     while (remaining_bytes > PAGE_BYTES) {
2344         gc_assert(page_table[next_page].gen == from_space);
2345         gc_assert((page_table[next_page].allocated == BOXED_PAGE)
2346                   || (page_table[next_page].allocated == UNBOXED_PAGE));
2347         gc_assert(page_table[next_page].large_object);
2348         gc_assert(page_table[next_page].first_object_offset ==
2349                   -PAGE_BYTES*(next_page-first_page));
2350         gc_assert(page_table[next_page].bytes_used == PAGE_BYTES);
2351
2352         page_table[next_page].allocated = boxed;
2353
2354         /* Shouldn't be write-protected at this stage. Essential that the
2355          * pages aren't. */
2356         gc_assert(!page_table[next_page].write_protected);
2357         remaining_bytes -= PAGE_BYTES;
2358         next_page++;
2359     }
2360
2361     /* Now only one page remains, but the object may have shrunk so
2362      * there may be more unused pages which will be freed. */
2363
2364     /* Object may have shrunk but shouldn't have grown - check. */
2365     gc_assert(page_table[next_page].bytes_used >= remaining_bytes);
2366
2367     page_table[next_page].allocated = boxed;
2368     gc_assert(page_table[next_page].allocated ==
2369               page_table[first_page].allocated);
2370
2371     /* Adjust the bytes_used. */
2372     old_bytes_used = page_table[next_page].bytes_used;
2373     page_table[next_page].bytes_used = remaining_bytes;
2374
2375     bytes_freed = old_bytes_used - remaining_bytes;
2376
2377     /* Free any remaining pages; needs care. */
2378     next_page++;
2379     while ((old_bytes_used == PAGE_BYTES) &&
2380            (page_table[next_page].gen == from_space) &&
2381            ((page_table[next_page].allocated == UNBOXED_PAGE)
2382             || (page_table[next_page].allocated == BOXED_PAGE)) &&
2383            page_table[next_page].large_object &&
2384            (page_table[next_page].first_object_offset ==
2385             -(next_page - first_page)*PAGE_BYTES)) {
2386         /* It checks out OK, free the page. We don't need to both zeroing
2387          * pages as this should have been done before shrinking the
2388          * object. These pages shouldn't be write protected as they
2389          * should be zero filled. */
2390         gc_assert(page_table[next_page].write_protected == 0);
2391
2392         old_bytes_used = page_table[next_page].bytes_used;
2393         page_table[next_page].allocated = FREE_PAGE;
2394         page_table[next_page].bytes_used = 0;
2395         bytes_freed += old_bytes_used;
2396         next_page++;
2397     }
2398
2399     if ((bytes_freed > 0) && gencgc_verbose) {
2400         FSHOW((stderr,
2401                "/maybe_adjust_large_object() freed %d\n",
2402                bytes_freed));
2403     }
2404
2405     generations[from_space].bytes_allocated -= bytes_freed;
2406     bytes_allocated -= bytes_freed;
2407
2408     return;
2409 }
2410
2411 /* Take a possible pointer to a Lisp object and mark its page in the
2412  * page_table so that it will not be relocated during a GC.
2413  *
2414  * This involves locating the page it points to, then backing up to
2415  * the start of its region, then marking all pages dont_move from there
2416  * up to the first page that's not full or has a different generation
2417  *
2418  * It is assumed that all the page static flags have been cleared at
2419  * the start of a GC.
2420  *
2421  * It is also assumed that the current gc_alloc() region has been
2422  * flushed and the tables updated. */
2423 static void
2424 preserve_pointer(void *addr)
2425 {
2426     int addr_page_index = find_page_index(addr);
2427     int first_page;
2428     int i;
2429     unsigned region_allocation;
2430
2431     /* quick check 1: Address is quite likely to have been invalid. */
2432     if ((addr_page_index == -1)
2433         || (page_table[addr_page_index].allocated == FREE_PAGE)
2434         || (page_table[addr_page_index].bytes_used == 0)
2435         || (page_table[addr_page_index].gen != from_space)
2436         /* Skip if already marked dont_move. */
2437         || (page_table[addr_page_index].dont_move != 0))
2438         return;
2439     gc_assert(!(page_table[addr_page_index].allocated & OPEN_REGION_PAGE));
2440     /* (Now that we know that addr_page_index is in range, it's
2441      * safe to index into page_table[] with it.) */
2442     region_allocation = page_table[addr_page_index].allocated;
2443
2444     /* quick check 2: Check the offset within the page.
2445      *
2446      */
2447     if (((unsigned)addr & (PAGE_BYTES - 1)) > page_table[addr_page_index].bytes_used)
2448         return;
2449
2450     /* Filter out anything which can't be a pointer to a Lisp object
2451      * (or, as a special case which also requires dont_move, a return
2452      * address referring to something in a CodeObject). This is
2453      * expensive but important, since it vastly reduces the
2454      * probability that random garbage will be bogusly interpreted as
2455      * a pointer which prevents a page from moving. */
2456     if (!(possibly_valid_dynamic_space_pointer(addr)))
2457         return;
2458
2459     /* Find the beginning of the region.  Note that there may be
2460      * objects in the region preceding the one that we were passed a
2461      * pointer to: if this is the case, we will write-protect all the
2462      * previous objects' pages too.     */
2463
2464 #if 0
2465     /* I think this'd work just as well, but without the assertions.
2466      * -dan 2004.01.01 */
2467     first_page=
2468         find_page_index(page_address(addr_page_index)+
2469                         page_table[addr_page_index].first_object_offset);
2470 #else 
2471     first_page = addr_page_index;
2472     while (page_table[first_page].first_object_offset != 0) {
2473         --first_page;
2474         /* Do some checks. */
2475         gc_assert(page_table[first_page].bytes_used == PAGE_BYTES);
2476         gc_assert(page_table[first_page].gen == from_space);
2477         gc_assert(page_table[first_page].allocated == region_allocation);
2478     }
2479 #endif
2480
2481     /* Adjust any large objects before promotion as they won't be
2482      * copied after promotion. */
2483     if (page_table[first_page].large_object) {
2484         maybe_adjust_large_object(page_address(first_page));
2485         /* If a large object has shrunk then addr may now point to a
2486          * free area in which case it's ignored here. Note it gets
2487          * through the valid pointer test above because the tail looks
2488          * like conses. */
2489         if ((page_table[addr_page_index].allocated == FREE_PAGE)
2490             || (page_table[addr_page_index].bytes_used == 0)
2491             /* Check the offset within the page. */
2492             || (((unsigned)addr & (PAGE_BYTES - 1))
2493                 > page_table[addr_page_index].bytes_used)) {
2494             FSHOW((stderr,
2495                    "weird? ignore ptr 0x%x to freed area of large object\n",
2496                    addr));
2497             return;
2498         }
2499         /* It may have moved to unboxed pages. */
2500         region_allocation = page_table[first_page].allocated;
2501     }
2502
2503     /* Now work forward until the end of this contiguous area is found,
2504      * marking all pages as dont_move. */
2505     for (i = first_page; ;i++) {
2506         gc_assert(page_table[i].allocated == region_allocation);
2507
2508         /* Mark the page static. */
2509         page_table[i].dont_move = 1;
2510
2511         /* Move the page to the new_space. XX I'd rather not do this
2512          * but the GC logic is not quite able to copy with the static
2513          * pages remaining in the from space. This also requires the
2514          * generation bytes_allocated counters be updated. */
2515         page_table[i].gen = new_space;
2516         generations[new_space].bytes_allocated += page_table[i].bytes_used;
2517         generations[from_space].bytes_allocated -= page_table[i].bytes_used;
2518
2519         /* It is essential that the pages are not write protected as
2520          * they may have pointers into the old-space which need
2521          * scavenging. They shouldn't be write protected at this
2522          * stage. */
2523         gc_assert(!page_table[i].write_protected);
2524
2525         /* Check whether this is the last page in this contiguous block.. */
2526         if ((page_table[i].bytes_used < PAGE_BYTES)
2527             /* ..or it is PAGE_BYTES and is the last in the block */
2528             || (page_table[i+1].allocated == FREE_PAGE)
2529             || (page_table[i+1].bytes_used == 0) /* next page free */
2530             || (page_table[i+1].gen != from_space) /* diff. gen */
2531             || (page_table[i+1].first_object_offset == 0))
2532             break;
2533     }
2534
2535     /* Check that the page is now static. */
2536     gc_assert(page_table[addr_page_index].dont_move != 0);
2537 }
2538 \f
2539 /* If the given page is not write-protected, then scan it for pointers
2540  * to younger generations or the top temp. generation, if no
2541  * suspicious pointers are found then the page is write-protected.
2542  *
2543  * Care is taken to check for pointers to the current gc_alloc()
2544  * region if it is a younger generation or the temp. generation. This
2545  * frees the caller from doing a gc_alloc_update_page_tables(). Actually
2546  * the gc_alloc_generation does not need to be checked as this is only
2547  * called from scavenge_generation() when the gc_alloc generation is
2548  * younger, so it just checks if there is a pointer to the current
2549  * region.
2550  *
2551  * We return 1 if the page was write-protected, else 0. */
2552 static int
2553 update_page_write_prot(int page)
2554 {
2555     int gen = page_table[page].gen;
2556     int j;
2557     int wp_it = 1;
2558     void **page_addr = (void **)page_address(page);
2559     int num_words = page_table[page].bytes_used / 4;
2560
2561     /* Shouldn't be a free page. */
2562     gc_assert(page_table[page].allocated != FREE_PAGE);
2563     gc_assert(page_table[page].bytes_used != 0);
2564
2565     /* Skip if it's already write-protected, pinned, or unboxed */
2566     if (page_table[page].write_protected
2567         || page_table[page].dont_move
2568         || (page_table[page].allocated & UNBOXED_PAGE))
2569         return (0);
2570
2571     /* Scan the page for pointers to younger generations or the
2572      * top temp. generation. */
2573
2574     for (j = 0; j < num_words; j++) {
2575         void *ptr = *(page_addr+j);
2576         int index = find_page_index(ptr);
2577
2578         /* Check that it's in the dynamic space */
2579         if (index != -1)
2580             if (/* Does it point to a younger or the temp. generation? */
2581                 ((page_table[index].allocated != FREE_PAGE)
2582                  && (page_table[index].bytes_used != 0)
2583                  && ((page_table[index].gen < gen)
2584                      || (page_table[index].gen == NUM_GENERATIONS)))
2585
2586                 /* Or does it point within a current gc_alloc() region? */
2587                 || ((boxed_region.start_addr <= ptr)
2588                     && (ptr <= boxed_region.free_pointer))
2589                 || ((unboxed_region.start_addr <= ptr)
2590                     && (ptr <= unboxed_region.free_pointer))) {
2591                 wp_it = 0;
2592                 break;
2593             }
2594     }
2595
2596     if (wp_it == 1) {
2597         /* Write-protect the page. */
2598         /*FSHOW((stderr, "/write-protecting page %d gen %d\n", page, gen));*/
2599
2600         os_protect((void *)page_addr,
2601                    PAGE_BYTES,
2602                    OS_VM_PROT_READ|OS_VM_PROT_EXECUTE);
2603
2604         /* Note the page as protected in the page tables. */
2605         page_table[page].write_protected = 1;
2606     }
2607
2608     return (wp_it);
2609 }
2610
2611 /* Scavenge a generation.
2612  *
2613  * This will not resolve all pointers when generation is the new
2614  * space, as new objects may be added which are not checked here - use
2615  * scavenge_newspace generation.
2616  *
2617  * Write-protected pages should not have any pointers to the
2618  * from_space so do need scavenging; thus write-protected pages are
2619  * not always scavenged. There is some code to check that these pages
2620  * are not written; but to check fully the write-protected pages need
2621  * to be scavenged by disabling the code to skip them.
2622  *
2623  * Under the current scheme when a generation is GCed the younger
2624  * generations will be empty. So, when a generation is being GCed it
2625  * is only necessary to scavenge the older generations for pointers
2626  * not the younger. So a page that does not have pointers to younger
2627  * generations does not need to be scavenged.
2628  *
2629  * The write-protection can be used to note pages that don't have
2630  * pointers to younger pages. But pages can be written without having
2631  * pointers to younger generations. After the pages are scavenged here
2632  * they can be scanned for pointers to younger generations and if
2633  * there are none the page can be write-protected.
2634  *
2635  * One complication is when the newspace is the top temp. generation.
2636  *
2637  * Enabling SC_GEN_CK scavenges the write-protected pages and checks
2638  * that none were written, which they shouldn't be as they should have
2639  * no pointers to younger generations. This breaks down for weak
2640  * pointers as the objects contain a link to the next and are written
2641  * if a weak pointer is scavenged. Still it's a useful check. */
2642 static void
2643 scavenge_generation(int generation)
2644 {
2645     int i;
2646     int num_wp = 0;
2647
2648 #define SC_GEN_CK 0
2649 #if SC_GEN_CK
2650     /* Clear the write_protected_cleared flags on all pages. */
2651     for (i = 0; i < NUM_PAGES; i++)
2652         page_table[i].write_protected_cleared = 0;
2653 #endif
2654
2655     for (i = 0; i < last_free_page; i++) {
2656         if ((page_table[i].allocated & BOXED_PAGE)
2657             && (page_table[i].bytes_used != 0)
2658             && (page_table[i].gen == generation)) {
2659             int last_page,j;
2660             int write_protected=1;
2661
2662             /* This should be the start of a region */
2663             gc_assert(page_table[i].first_object_offset == 0);
2664
2665             /* Now work forward until the end of the region */
2666             for (last_page = i; ; last_page++) {
2667                 write_protected =
2668                     write_protected && page_table[last_page].write_protected;
2669                 if ((page_table[last_page].bytes_used < PAGE_BYTES)
2670                     /* Or it is PAGE_BYTES and is the last in the block */
2671                     || (!(page_table[last_page+1].allocated & BOXED_PAGE))
2672                     || (page_table[last_page+1].bytes_used == 0)
2673                     || (page_table[last_page+1].gen != generation)
2674                     || (page_table[last_page+1].first_object_offset == 0))
2675                     break;
2676             }
2677             if (!write_protected) {
2678                 scavenge(page_address(i), (page_table[last_page].bytes_used
2679                                            + (last_page-i)*PAGE_BYTES)/4);
2680                 
2681                 /* Now scan the pages and write protect those that
2682                  * don't have pointers to younger generations. */
2683                 if (enable_page_protection) {
2684                     for (j = i; j <= last_page; j++) {
2685                         num_wp += update_page_write_prot(j);
2686                     }
2687                 }
2688             }
2689             i = last_page;
2690         }
2691     }
2692     if ((gencgc_verbose > 1) && (num_wp != 0)) {
2693         FSHOW((stderr,
2694                "/write protected %d pages within generation %d\n",
2695                num_wp, generation));
2696     }
2697
2698 #if SC_GEN_CK
2699     /* Check that none of the write_protected pages in this generation
2700      * have been written to. */
2701     for (i = 0; i < NUM_PAGES; i++) {
2702         if ((page_table[i].allocation ! =FREE_PAGE)
2703             && (page_table[i].bytes_used != 0)
2704             && (page_table[i].gen == generation)
2705             && (page_table[i].write_protected_cleared != 0)) {
2706             FSHOW((stderr, "/scavenge_generation() %d\n", generation));
2707             FSHOW((stderr,
2708                    "/page bytes_used=%d first_object_offset=%d dont_move=%d\n",
2709                     page_table[i].bytes_used,
2710                     page_table[i].first_object_offset,
2711                     page_table[i].dont_move));
2712             lose("write to protected page %d in scavenge_generation()", i);
2713         }
2714     }
2715 #endif
2716 }
2717
2718 \f
2719 /* Scavenge a newspace generation. As it is scavenged new objects may
2720  * be allocated to it; these will also need to be scavenged. This
2721  * repeats until there are no more objects unscavenged in the
2722  * newspace generation.
2723  *
2724  * To help improve the efficiency, areas written are recorded by
2725  * gc_alloc() and only these scavenged. Sometimes a little more will be
2726  * scavenged, but this causes no harm. An easy check is done that the
2727  * scavenged bytes equals the number allocated in the previous
2728  * scavenge.
2729  *
2730  * Write-protected pages are not scanned except if they are marked
2731  * dont_move in which case they may have been promoted and still have
2732  * pointers to the from space.
2733  *
2734  * Write-protected pages could potentially be written by alloc however
2735  * to avoid having to handle re-scavenging of write-protected pages
2736  * gc_alloc() does not write to write-protected pages.
2737  *
2738  * New areas of objects allocated are recorded alternatively in the two
2739  * new_areas arrays below. */
2740 static struct new_area new_areas_1[NUM_NEW_AREAS];
2741 static struct new_area new_areas_2[NUM_NEW_AREAS];
2742
2743 /* Do one full scan of the new space generation. This is not enough to
2744  * complete the job as new objects may be added to the generation in
2745  * the process which are not scavenged. */
2746 static void
2747 scavenge_newspace_generation_one_scan(int generation)
2748 {
2749     int i;
2750
2751     FSHOW((stderr,
2752            "/starting one full scan of newspace generation %d\n",
2753            generation));
2754     for (i = 0; i < last_free_page; i++) {
2755         /* note that this skips over open regions when it encounters them */
2756         if ((page_table[i].allocated == BOXED_PAGE)
2757             && (page_table[i].bytes_used != 0)
2758             && (page_table[i].gen == generation)
2759             && ((page_table[i].write_protected == 0)
2760                 /* (This may be redundant as write_protected is now
2761                  * cleared before promotion.) */
2762                 || (page_table[i].dont_move == 1))) {
2763             int last_page;
2764             int all_wp=1;
2765
2766             /* The scavenge will start at the first_object_offset of page i.
2767              *
2768              * We need to find the full extent of this contiguous
2769              * block in case objects span pages.
2770              *
2771              * Now work forward until the end of this contiguous area
2772              * is found. A small area is preferred as there is a
2773              * better chance of its pages being write-protected. */
2774             for (last_page = i; ;last_page++) {
2775                 /* If all pages are write-protected and movable, 
2776                  * then no need to scavenge */
2777                 all_wp=all_wp && page_table[last_page].write_protected && 
2778                     !page_table[last_page].dont_move;
2779                 
2780                 /* Check whether this is the last page in this
2781                  * contiguous block */
2782                 if ((page_table[last_page].bytes_used < PAGE_BYTES)
2783                     /* Or it is PAGE_BYTES and is the last in the block */
2784                     || (!(page_table[last_page+1].allocated & BOXED_PAGE))
2785                     || (page_table[last_page+1].bytes_used == 0)
2786                     || (page_table[last_page+1].gen != generation)
2787                     || (page_table[last_page+1].first_object_offset == 0))
2788                     break;
2789             }
2790
2791             /* Do a limited check for write-protected pages.  */
2792             if (!all_wp) {
2793                 int size;
2794                 
2795                 size = (page_table[last_page].bytes_used
2796                         + (last_page-i)*PAGE_BYTES
2797                         - page_table[i].first_object_offset)/4;
2798                 new_areas_ignore_page = last_page;
2799                 
2800                 scavenge(page_address(i) +
2801                          page_table[i].first_object_offset,
2802                          size);
2803                 
2804             }
2805             i = last_page;
2806         }
2807     }
2808     FSHOW((stderr,
2809            "/done with one full scan of newspace generation %d\n",
2810            generation));
2811 }
2812
2813 /* Do a complete scavenge of the newspace generation. */
2814 static void
2815 scavenge_newspace_generation(int generation)
2816 {
2817     int i;
2818
2819     /* the new_areas array currently being written to by gc_alloc() */
2820     struct new_area (*current_new_areas)[] = &new_areas_1;
2821     int current_new_areas_index;
2822
2823     /* the new_areas created by the previous scavenge cycle */
2824     struct new_area (*previous_new_areas)[] = NULL;
2825     int previous_new_areas_index;
2826
2827     /* Flush the current regions updating the tables. */
2828     gc_alloc_update_all_page_tables();
2829
2830     /* Turn on the recording of new areas by gc_alloc(). */
2831     new_areas = current_new_areas;
2832     new_areas_index = 0;
2833
2834     /* Don't need to record new areas that get scavenged anyway during
2835      * scavenge_newspace_generation_one_scan. */
2836     record_new_objects = 1;
2837
2838     /* Start with a full scavenge. */
2839     scavenge_newspace_generation_one_scan(generation);
2840
2841     /* Record all new areas now. */
2842     record_new_objects = 2;
2843
2844     /* Flush the current regions updating the tables. */
2845     gc_alloc_update_all_page_tables();
2846
2847     /* Grab new_areas_index. */
2848     current_new_areas_index = new_areas_index;
2849
2850     /*FSHOW((stderr,
2851              "The first scan is finished; current_new_areas_index=%d.\n",
2852              current_new_areas_index));*/
2853
2854     while (current_new_areas_index > 0) {
2855         /* Move the current to the previous new areas */
2856         previous_new_areas = current_new_areas;
2857         previous_new_areas_index = current_new_areas_index;
2858
2859         /* Scavenge all the areas in previous new areas. Any new areas
2860          * allocated are saved in current_new_areas. */
2861
2862         /* Allocate an array for current_new_areas; alternating between
2863          * new_areas_1 and 2 */
2864         if (previous_new_areas == &new_areas_1)
2865             current_new_areas = &new_areas_2;
2866         else
2867             current_new_areas = &new_areas_1;
2868
2869         /* Set up for gc_alloc(). */
2870         new_areas = current_new_areas;
2871         new_areas_index = 0;
2872
2873         /* Check whether previous_new_areas had overflowed. */
2874         if (previous_new_areas_index >= NUM_NEW_AREAS) {
2875
2876             /* New areas of objects allocated have been lost so need to do a
2877              * full scan to be sure! If this becomes a problem try
2878              * increasing NUM_NEW_AREAS. */
2879             if (gencgc_verbose)
2880                 SHOW("new_areas overflow, doing full scavenge");
2881
2882             /* Don't need to record new areas that get scavenge anyway
2883              * during scavenge_newspace_generation_one_scan. */
2884             record_new_objects = 1;
2885
2886             scavenge_newspace_generation_one_scan(generation);
2887
2888             /* Record all new areas now. */
2889             record_new_objects = 2;
2890
2891             /* Flush the current regions updating the tables. */
2892             gc_alloc_update_all_page_tables();
2893
2894         } else {
2895
2896             /* Work through previous_new_areas. */
2897             for (i = 0; i < previous_new_areas_index; i++) {
2898                 /* FIXME: All these bare *4 and /4 should be something
2899                  * like BYTES_PER_WORD or WBYTES. */
2900                 int page = (*previous_new_areas)[i].page;
2901                 int offset = (*previous_new_areas)[i].offset;
2902                 int size = (*previous_new_areas)[i].size / 4;
2903                 gc_assert((*previous_new_areas)[i].size % 4 == 0);
2904                 scavenge(page_address(page)+offset, size);
2905             }
2906
2907             /* Flush the current regions updating the tables. */
2908             gc_alloc_update_all_page_tables();
2909         }
2910
2911         current_new_areas_index = new_areas_index;
2912
2913         /*FSHOW((stderr,
2914                  "The re-scan has finished; current_new_areas_index=%d.\n",
2915                  current_new_areas_index));*/
2916     }
2917
2918     /* Turn off recording of areas allocated by gc_alloc(). */
2919     record_new_objects = 0;
2920
2921 #if SC_NS_GEN_CK
2922     /* Check that none of the write_protected pages in this generation
2923      * have been written to. */
2924     for (i = 0; i < NUM_PAGES; i++) {
2925         if ((page_table[i].allocation != FREE_PAGE)
2926             && (page_table[i].bytes_used != 0)
2927             && (page_table[i].gen == generation)
2928             && (page_table[i].write_protected_cleared != 0)
2929             && (page_table[i].dont_move == 0)) {
2930             lose("write protected page %d written to in scavenge_newspace_generation\ngeneration=%d dont_move=%d",
2931                  i, generation, page_table[i].dont_move);
2932         }
2933     }
2934 #endif
2935 }
2936 \f
2937 /* Un-write-protect all the pages in from_space. This is done at the
2938  * start of a GC else there may be many page faults while scavenging
2939  * the newspace (I've seen drive the system time to 99%). These pages
2940  * would need to be unprotected anyway before unmapping in
2941  * free_oldspace; not sure what effect this has on paging.. */
2942 static void
2943 unprotect_oldspace(void)
2944 {
2945     int i;
2946
2947     for (i = 0; i < last_free_page; i++) {
2948         if ((page_table[i].allocated != FREE_PAGE)
2949             && (page_table[i].bytes_used != 0)
2950             && (page_table[i].gen == from_space)) {
2951             void *page_start;
2952
2953             page_start = (void *)page_address(i);
2954
2955             /* Remove any write-protection. We should be able to rely
2956              * on the write-protect flag to avoid redundant calls. */
2957             if (page_table[i].write_protected) {
2958                 os_protect(page_start, PAGE_BYTES, OS_VM_PROT_ALL);
2959                 page_table[i].write_protected = 0;
2960             }
2961         }
2962     }
2963 }
2964
2965 /* Work through all the pages and free any in from_space. This
2966  * assumes that all objects have been copied or promoted to an older
2967  * generation. Bytes_allocated and the generation bytes_allocated
2968  * counter are updated. The number of bytes freed is returned. */
2969 extern void i586_bzero(void *addr, int nbytes);
2970 static int
2971 free_oldspace(void)
2972 {
2973     int bytes_freed = 0;
2974     int first_page, last_page;
2975
2976     first_page = 0;
2977
2978     do {
2979         /* Find a first page for the next region of pages. */
2980         while ((first_page < last_free_page)
2981                && ((page_table[first_page].allocated == FREE_PAGE)
2982                    || (page_table[first_page].bytes_used == 0)
2983                    || (page_table[first_page].gen != from_space)))
2984             first_page++;
2985
2986         if (first_page >= last_free_page)
2987             break;
2988
2989         /* Find the last page of this region. */
2990         last_page = first_page;
2991
2992         do {
2993             /* Free the page. */
2994             bytes_freed += page_table[last_page].bytes_used;
2995             generations[page_table[last_page].gen].bytes_allocated -=
2996                 page_table[last_page].bytes_used;
2997             page_table[last_page].allocated = FREE_PAGE;
2998             page_table[last_page].bytes_used = 0;
2999
3000             /* Remove any write-protection. We should be able to rely
3001              * on the write-protect flag to avoid redundant calls. */
3002             {
3003                 void  *page_start = (void *)page_address(last_page);
3004         
3005                 if (page_table[last_page].write_protected) {
3006                     os_protect(page_start, PAGE_BYTES, OS_VM_PROT_ALL);
3007                     page_table[last_page].write_protected = 0;
3008                 }
3009             }
3010             last_page++;
3011         }
3012         while ((last_page < last_free_page)
3013                && (page_table[last_page].allocated != FREE_PAGE)
3014                && (page_table[last_page].bytes_used != 0)
3015                && (page_table[last_page].gen == from_space));
3016
3017         /* Zero pages from first_page to (last_page-1).
3018          *
3019          * FIXME: Why not use os_zero(..) function instead of
3020          * hand-coding this again? (Check other gencgc_unmap_zero
3021          * stuff too. */
3022         if (gencgc_unmap_zero) {
3023             void *page_start, *addr;
3024
3025             page_start = (void *)page_address(first_page);
3026
3027             os_invalidate(page_start, PAGE_BYTES*(last_page-first_page));
3028             addr = os_validate(page_start, PAGE_BYTES*(last_page-first_page));
3029             if (addr == NULL || addr != page_start) {
3030                 /* Is this an error condition? I couldn't really tell from
3031                  * the old CMU CL code, which fprintf'ed a message with
3032                  * an exclamation point at the end. But I've never seen the
3033                  * message, so it must at least be unusual..
3034                  *
3035                  * (The same condition is also tested for in gc_free_heap.)
3036                  *
3037                  * -- WHN 19991129 */
3038                 lose("i586_bzero: page moved, 0x%08x ==> 0x%08x",
3039                      page_start,
3040                      addr);
3041             }
3042         } else {
3043             int *page_start;
3044
3045             page_start = (int *)page_address(first_page);
3046             i586_bzero(page_start, PAGE_BYTES*(last_page-first_page));
3047         }
3048
3049         first_page = last_page;
3050
3051     } while (first_page < last_free_page);
3052
3053     bytes_allocated -= bytes_freed;
3054     return bytes_freed;
3055 }
3056 \f
3057 #if 0
3058 /* Print some information about a pointer at the given address. */
3059 static void
3060 print_ptr(lispobj *addr)
3061 {
3062     /* If addr is in the dynamic space then out the page information. */
3063     int pi1 = find_page_index((void*)addr);
3064
3065     if (pi1 != -1)
3066         fprintf(stderr,"  %x: page %d  alloc %d  gen %d  bytes_used %d  offset %d  dont_move %d\n",
3067                 (unsigned int) addr,
3068                 pi1,
3069                 page_table[pi1].allocated,
3070                 page_table[pi1].gen,
3071                 page_table[pi1].bytes_used,
3072                 page_table[pi1].first_object_offset,
3073                 page_table[pi1].dont_move);
3074     fprintf(stderr,"  %x %x %x %x (%x) %x %x %x %x\n",
3075             *(addr-4),
3076             *(addr-3),
3077             *(addr-2),
3078             *(addr-1),
3079             *(addr-0),
3080             *(addr+1),
3081             *(addr+2),
3082             *(addr+3),
3083             *(addr+4));
3084 }
3085 #endif
3086
3087 extern int undefined_tramp;
3088
3089 static void
3090 verify_space(lispobj *start, size_t words)
3091 {
3092     int is_in_dynamic_space = (find_page_index((void*)start) != -1);
3093     int is_in_readonly_space =
3094         (READ_ONLY_SPACE_START <= (unsigned)start &&
3095          (unsigned)start < SymbolValue(READ_ONLY_SPACE_FREE_POINTER,0));
3096
3097     while (words > 0) {
3098         size_t count = 1;
3099         lispobj thing = *(lispobj*)start;
3100
3101         if (is_lisp_pointer(thing)) {
3102             int page_index = find_page_index((void*)thing);
3103             int to_readonly_space =
3104                 (READ_ONLY_SPACE_START <= thing &&
3105                  thing < SymbolValue(READ_ONLY_SPACE_FREE_POINTER,0));
3106             int to_static_space =
3107                 (STATIC_SPACE_START <= thing &&
3108                  thing < SymbolValue(STATIC_SPACE_FREE_POINTER,0));
3109
3110             /* Does it point to the dynamic space? */
3111             if (page_index != -1) {
3112                 /* If it's within the dynamic space it should point to a used
3113                  * page. XX Could check the offset too. */
3114                 if ((page_table[page_index].allocated != FREE_PAGE)
3115                     && (page_table[page_index].bytes_used == 0))
3116                     lose ("Ptr %x @ %x sees free page.", thing, start);
3117                 /* Check that it doesn't point to a forwarding pointer! */
3118                 if (*((lispobj *)native_pointer(thing)) == 0x01) {
3119                     lose("Ptr %x @ %x sees forwarding ptr.", thing, start);
3120                 }
3121                 /* Check that its not in the RO space as it would then be a
3122                  * pointer from the RO to the dynamic space. */
3123                 if (is_in_readonly_space) {
3124                     lose("ptr to dynamic space %x from RO space %x",
3125                          thing, start);
3126                 }
3127                 /* Does it point to a plausible object? This check slows
3128                  * it down a lot (so it's commented out).
3129                  *
3130                  * "a lot" is serious: it ate 50 minutes cpu time on
3131                  * my duron 950 before I came back from lunch and
3132                  * killed it.
3133                  *
3134                  *   FIXME: Add a variable to enable this
3135                  * dynamically. */
3136                 /*
3137                 if (!possibly_valid_dynamic_space_pointer((lispobj *)thing)) {
3138                     lose("ptr %x to invalid object %x", thing, start); 
3139                 }
3140                 */
3141             } else {
3142                 /* Verify that it points to another valid space. */
3143                 if (!to_readonly_space && !to_static_space
3144                     && (thing != (unsigned)&undefined_tramp)) {
3145                     lose("Ptr %x @ %x sees junk.", thing, start);
3146                 }
3147             }
3148         } else {
3149             if (!(fixnump(thing))) { 
3150                 /* skip fixnums */
3151                 switch(widetag_of(*start)) {
3152
3153                     /* boxed objects */
3154                 case SIMPLE_VECTOR_WIDETAG:
3155                 case RATIO_WIDETAG:
3156                 case COMPLEX_WIDETAG:
3157                 case SIMPLE_ARRAY_WIDETAG:
3158                 case COMPLEX_BASE_STRING_WIDETAG:
3159                 case COMPLEX_VECTOR_NIL_WIDETAG:
3160                 case COMPLEX_BIT_VECTOR_WIDETAG:
3161                 case COMPLEX_VECTOR_WIDETAG:
3162                 case COMPLEX_ARRAY_WIDETAG:
3163                 case CLOSURE_HEADER_WIDETAG:
3164                 case FUNCALLABLE_INSTANCE_HEADER_WIDETAG:
3165                 case VALUE_CELL_HEADER_WIDETAG:
3166                 case SYMBOL_HEADER_WIDETAG:
3167                 case BASE_CHAR_WIDETAG:
3168                 case UNBOUND_MARKER_WIDETAG:
3169                 case INSTANCE_HEADER_WIDETAG:
3170                 case FDEFN_WIDETAG:
3171                     count = 1;
3172                     break;
3173
3174                 case CODE_HEADER_WIDETAG:
3175                     {
3176                         lispobj object = *start;
3177                         struct code *code;
3178                         int nheader_words, ncode_words, nwords;
3179                         lispobj fheaderl;
3180                         struct simple_fun *fheaderp;
3181
3182                         code = (struct code *) start;
3183
3184                         /* Check that it's not in the dynamic space.
3185                          * FIXME: Isn't is supposed to be OK for code
3186                          * objects to be in the dynamic space these days? */
3187                         if (is_in_dynamic_space
3188                             /* It's ok if it's byte compiled code. The trace
3189                              * table offset will be a fixnum if it's x86
3190                              * compiled code - check.
3191                              *
3192                              * FIXME: #^#@@! lack of abstraction here..
3193                              * This line can probably go away now that
3194                              * there's no byte compiler, but I've got
3195                              * too much to worry about right now to try
3196                              * to make sure. -- WHN 2001-10-06 */
3197                             && fixnump(code->trace_table_offset)
3198                             /* Only when enabled */
3199                             && verify_dynamic_code_check) {
3200                             FSHOW((stderr,
3201                                    "/code object at %x in the dynamic space\n",
3202                                    start));
3203                         }
3204
3205                         ncode_words = fixnum_value(code->code_size);
3206                         nheader_words = HeaderValue(object);
3207                         nwords = ncode_words + nheader_words;
3208                         nwords = CEILING(nwords, 2);
3209                         /* Scavenge the boxed section of the code data block */
3210                         verify_space(start + 1, nheader_words - 1);
3211
3212                         /* Scavenge the boxed section of each function
3213                          * object in the code data block. */
3214                         fheaderl = code->entry_points;
3215                         while (fheaderl != NIL) {
3216                             fheaderp =
3217                                 (struct simple_fun *) native_pointer(fheaderl);
3218                             gc_assert(widetag_of(fheaderp->header) == SIMPLE_FUN_HEADER_WIDETAG);
3219                             verify_space(&fheaderp->name, 1);
3220                             verify_space(&fheaderp->arglist, 1);
3221                             verify_space(&fheaderp->type, 1);
3222                             fheaderl = fheaderp->next;
3223                         }
3224                         count = nwords;
3225                         break;
3226                     }
3227         
3228                     /* unboxed objects */
3229                 case BIGNUM_WIDETAG:
3230                 case SINGLE_FLOAT_WIDETAG:
3231                 case DOUBLE_FLOAT_WIDETAG:
3232 #ifdef COMPLEX_LONG_FLOAT_WIDETAG
3233                 case LONG_FLOAT_WIDETAG:
3234 #endif
3235 #ifdef COMPLEX_SINGLE_FLOAT_WIDETAG
3236                 case COMPLEX_SINGLE_FLOAT_WIDETAG:
3237 #endif
3238 #ifdef COMPLEX_DOUBLE_FLOAT_WIDETAG
3239                 case COMPLEX_DOUBLE_FLOAT_WIDETAG:
3240 #endif
3241 #ifdef COMPLEX_LONG_FLOAT_WIDETAG
3242                 case COMPLEX_LONG_FLOAT_WIDETAG:
3243 #endif
3244                 case SIMPLE_BASE_STRING_WIDETAG:
3245                 case SIMPLE_BIT_VECTOR_WIDETAG:
3246                 case SIMPLE_ARRAY_NIL_WIDETAG:
3247                 case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_2_WIDETAG:
3248                 case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_4_WIDETAG:
3249                 case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_7_WIDETAG:
3250                 case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_8_WIDETAG:
3251                 case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_15_WIDETAG:
3252                 case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_16_WIDETAG:
3253                 case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_29_WIDETAG:
3254                 case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_31_WIDETAG:
3255                 case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_32_WIDETAG:
3256 #ifdef SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_8_WIDETAG
3257                 case SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_8_WIDETAG:
3258 #endif
3259 #ifdef SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_16_WIDETAG
3260                 case SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_16_WIDETAG:
3261 #endif
3262 #ifdef SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_30_WIDETAG
3263                 case SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_30_WIDETAG:
3264 #endif
3265 #ifdef SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_32_WIDETAG
3266                 case SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_32_WIDETAG:
3267 #endif
3268                 case SIMPLE_ARRAY_SINGLE_FLOAT_WIDETAG:
3269                 case SIMPLE_ARRAY_DOUBLE_FLOAT_WIDETAG:
3270 #ifdef SIMPLE_ARRAY_COMPLEX_LONG_FLOAT_WIDETAG
3271                 case SIMPLE_ARRAY_LONG_FLOAT_WIDETAG:
3272 #endif
3273 #ifdef SIMPLE_ARRAY_COMPLEX_SINGLE_FLOAT_WIDETAG
3274                 case SIMPLE_ARRAY_COMPLEX_SINGLE_FLOAT_WIDETAG:
3275 #endif
3276 #ifdef SIMPLE_ARRAY_COMPLEX_DOUBLE_FLOAT_WIDETAG
3277                 case SIMPLE_ARRAY_COMPLEX_DOUBLE_FLOAT_WIDETAG:
3278 #endif
3279 #ifdef SIMPLE_ARRAY_COMPLEX_LONG_FLOAT_WIDETAG
3280                 case SIMPLE_ARRAY_COMPLEX_LONG_FLOAT_WIDETAG:
3281 #endif
3282                 case SAP_WIDETAG:
3283                 case WEAK_POINTER_WIDETAG:
3284                     count = (sizetab[widetag_of(*start)])(start);
3285                     break;
3286
3287                 default:
3288                     gc_abort();
3289                 }
3290             }
3291         }
3292         start += count;
3293         words -= count;
3294     }
3295 }
3296
3297 static void
3298 verify_gc(void)
3299 {
3300     /* FIXME: It would be nice to make names consistent so that
3301      * foo_size meant size *in* *bytes* instead of size in some
3302      * arbitrary units. (Yes, this caused a bug, how did you guess?:-)
3303      * Some counts of lispobjs are called foo_count; it might be good
3304      * to grep for all foo_size and rename the appropriate ones to
3305      * foo_count. */
3306     int read_only_space_size =
3307         (lispobj*)SymbolValue(READ_ONLY_SPACE_FREE_POINTER,0)
3308         - (lispobj*)READ_ONLY_SPACE_START;
3309     int static_space_size =
3310         (lispobj*)SymbolValue(STATIC_SPACE_FREE_POINTER,0)
3311         - (lispobj*)STATIC_SPACE_START;
3312     struct thread *th;
3313     for_each_thread(th) {
3314     int binding_stack_size =
3315             (lispobj*)SymbolValue(BINDING_STACK_POINTER,th)
3316             - (lispobj*)th->binding_stack_start;
3317         verify_space(th->binding_stack_start, binding_stack_size);
3318     }
3319     verify_space((lispobj*)READ_ONLY_SPACE_START, read_only_space_size);
3320     verify_space((lispobj*)STATIC_SPACE_START   , static_space_size);
3321 }
3322
3323 static void
3324 verify_generation(int  generation)
3325 {
3326     int i;
3327
3328     for (i = 0; i < last_free_page; i++) {
3329         if ((page_table[i].allocated != FREE_PAGE)
3330             && (page_table[i].bytes_used != 0)
3331             && (page_table[i].gen == generation)) {
3332             int last_page;
3333             int region_allocation = page_table[i].allocated;
3334
3335             /* This should be the start of a contiguous block */
3336             gc_assert(page_table[i].first_object_offset == 0);
3337
3338             /* Need to find the full extent of this contiguous block in case
3339                objects span pages. */
3340
3341             /* Now work forward until the end of this contiguous area is
3342                found. */
3343             for (last_page = i; ;last_page++)
3344                 /* Check whether this is the last page in this contiguous
3345                  * block. */
3346                 if ((page_table[last_page].bytes_used < PAGE_BYTES)
3347                     /* Or it is PAGE_BYTES and is the last in the block */
3348                     || (page_table[last_page+1].allocated != region_allocation)
3349                     || (page_table[last_page+1].bytes_used == 0)
3350                     || (page_table[last_page+1].gen != generation)
3351                     || (page_table[last_page+1].first_object_offset == 0))
3352                     break;
3353
3354             verify_space(page_address(i), (page_table[last_page].bytes_used
3355                                            + (last_page-i)*PAGE_BYTES)/4);
3356             i = last_page;
3357         }
3358     }
3359 }
3360
3361 /* Check that all the free space is zero filled. */
3362 static void
3363 verify_zero_fill(void)
3364 {
3365     int page;
3366
3367     for (page = 0; page < last_free_page; page++) {
3368         if (page_table[page].allocated == FREE_PAGE) {
3369             /* The whole page should be zero filled. */
3370             int *start_addr = (int *)page_address(page);
3371             int size = 1024;
3372             int i;
3373             for (i = 0; i < size; i++) {
3374                 if (start_addr[i] != 0) {
3375                     lose("free page not zero at %x", start_addr + i);
3376                 }
3377             }
3378         } else {
3379             int free_bytes = PAGE_BYTES - page_table[page].bytes_used;
3380             if (free_bytes > 0) {
3381                 int *start_addr = (int *)((unsigned)page_address(page)
3382                                           + page_table[page].bytes_used);
3383                 int size = free_bytes / 4;
3384                 int i;
3385                 for (i = 0; i < size; i++) {
3386                     if (start_addr[i] != 0) {
3387                         lose("free region not zero at %x", start_addr + i);
3388                     }
3389                 }
3390             }
3391         }
3392     }
3393 }
3394
3395 /* External entry point for verify_zero_fill */
3396 void
3397 gencgc_verify_zero_fill(void)
3398 {
3399     /* Flush the alloc regions updating the tables. */
3400     gc_alloc_update_all_page_tables();
3401     SHOW("verifying zero fill");
3402     verify_zero_fill();
3403 }
3404
3405 static void
3406 verify_dynamic_space(void)
3407 {
3408     int i;
3409
3410     for (i = 0; i < NUM_GENERATIONS; i++)
3411         verify_generation(i);
3412
3413     if (gencgc_enable_verify_zero_fill)
3414         verify_zero_fill();
3415 }
3416 \f
3417 /* Write-protect all the dynamic boxed pages in the given generation. */
3418 static void
3419 write_protect_generation_pages(int generation)
3420 {
3421     int i;
3422
3423     gc_assert(generation < NUM_GENERATIONS);
3424
3425     for (i = 0; i < last_free_page; i++)
3426         if ((page_table[i].allocated == BOXED_PAGE)
3427             && (page_table[i].bytes_used != 0)
3428             && !page_table[i].dont_move
3429             && (page_table[i].gen == generation))  {
3430             void *page_start;
3431
3432             page_start = (void *)page_address(i);
3433
3434             os_protect(page_start,
3435                        PAGE_BYTES,
3436                        OS_VM_PROT_READ | OS_VM_PROT_EXECUTE);
3437
3438             /* Note the page as protected in the page tables. */
3439             page_table[i].write_protected = 1;
3440         }
3441
3442     if (gencgc_verbose > 1) {
3443         FSHOW((stderr,
3444                "/write protected %d of %d pages in generation %d\n",
3445                count_write_protect_generation_pages(generation),
3446                count_generation_pages(generation),
3447                generation));
3448     }
3449 }
3450
3451 /* Garbage collect a generation. If raise is 0 then the remains of the
3452  * generation are not raised to the next generation. */
3453 static void
3454 garbage_collect_generation(int generation, int raise)
3455 {
3456     unsigned long bytes_freed;
3457     unsigned long i;
3458     unsigned long static_space_size;
3459     struct thread *th;
3460     gc_assert(generation <= (NUM_GENERATIONS-1));
3461
3462     /* The oldest generation can't be raised. */
3463     gc_assert((generation != (NUM_GENERATIONS-1)) || (raise == 0));
3464
3465     /* Initialize the weak pointer list. */
3466     weak_pointers = NULL;
3467
3468     /* When a generation is not being raised it is transported to a
3469      * temporary generation (NUM_GENERATIONS), and lowered when
3470      * done. Set up this new generation. There should be no pages
3471      * allocated to it yet. */
3472     if (!raise)
3473         gc_assert(generations[NUM_GENERATIONS].bytes_allocated == 0);
3474
3475     /* Set the global src and dest. generations */
3476     from_space = generation;
3477     if (raise)
3478         new_space = generation+1;
3479     else
3480         new_space = NUM_GENERATIONS;
3481
3482     /* Change to a new space for allocation, resetting the alloc_start_page */
3483     gc_alloc_generation = new_space;
3484     generations[new_space].alloc_start_page = 0;
3485     generations[new_space].alloc_unboxed_start_page = 0;
3486     generations[new_space].alloc_large_start_page = 0;
3487     generations[new_space].alloc_large_unboxed_start_page = 0;
3488
3489     /* Before any pointers are preserved, the dont_move flags on the
3490      * pages need to be cleared. */
3491     for (i = 0; i < last_free_page; i++)
3492         if(page_table[i].gen==from_space)
3493             page_table[i].dont_move = 0;
3494
3495     /* Un-write-protect the old-space pages. This is essential for the
3496      * promoted pages as they may contain pointers into the old-space
3497      * which need to be scavenged. It also helps avoid unnecessary page
3498      * faults as forwarding pointers are written into them. They need to
3499      * be un-protected anyway before unmapping later. */
3500     unprotect_oldspace();
3501
3502     /* Scavenge the stacks' conservative roots. */
3503
3504     /* there are potentially two stacks for each thread: the main
3505      * stack, which may contain Lisp pointers, and the alternate stack.
3506      * We don't ever run Lisp code on the altstack, but it may 
3507      * host a sigcontext with lisp objects in it */
3508
3509     /* what we need to do: (1) find the stack pointer for the main
3510      * stack; scavenge it (2) find the interrupt context on the
3511      * alternate stack that might contain lisp values, and scavenge
3512      * that */
3513
3514     /* we assume that none of the preceding applies to the thread that
3515      * initiates GC.  If you ever call GC from inside an altstack
3516      * handler, you will lose. */
3517     for_each_thread(th) {
3518         void **ptr;
3519         void **esp=(void **)-1;
3520         int i,free;
3521 #ifdef LISP_FEATURE_SB_THREAD
3522         if(th==arch_os_get_current_thread()) {
3523             esp = (void **) &raise;
3524         } else {
3525             void **esp1;
3526             free=fixnum_value(SymbolValue(FREE_INTERRUPT_CONTEXT_INDEX,th));
3527             for(i=free-1;i>=0;i--) {
3528                 os_context_t *c=th->interrupt_contexts[i];
3529                 esp1 = (void **) *os_context_register_addr(c,reg_ESP);
3530                 if(esp1>=th->control_stack_start&& esp1<th->control_stack_end){
3531                     if(esp1<esp) esp=esp1;
3532                     for(ptr = (void **)(c+1); ptr>=(void **)c; ptr--) {
3533                         preserve_pointer(*ptr);
3534                     }
3535                 }
3536             }
3537         }
3538 #else
3539         esp = (void **) &raise;
3540 #endif
3541         for (ptr = (void **)th->control_stack_end; ptr > esp;  ptr--) {
3542             preserve_pointer(*ptr);
3543         }
3544     }
3545
3546 #if QSHOW
3547     if (gencgc_verbose > 1) {
3548         int num_dont_move_pages = count_dont_move_pages();
3549         fprintf(stderr,
3550                 "/non-movable pages due to conservative pointers = %d (%d bytes)\n",
3551                 num_dont_move_pages,
3552                 num_dont_move_pages * PAGE_BYTES);
3553     }
3554 #endif
3555
3556     /* Scavenge all the rest of the roots. */
3557
3558     /* Scavenge the Lisp functions of the interrupt handlers, taking
3559      * care to avoid SIG_DFL and SIG_IGN. */
3560     for_each_thread(th) {
3561         struct interrupt_data *data=th->interrupt_data;
3562     for (i = 0; i < NSIG; i++) {
3563             union interrupt_handler handler = data->interrupt_handlers[i];
3564         if (!ARE_SAME_HANDLER(handler.c, SIG_IGN) &&
3565             !ARE_SAME_HANDLER(handler.c, SIG_DFL)) {
3566                 scavenge((lispobj *)(data->interrupt_handlers + i), 1);
3567             }
3568         }
3569     }
3570     /* Scavenge the binding stacks. */
3571  {
3572      struct thread *th;
3573      for_each_thread(th) {
3574          long len= (lispobj *)SymbolValue(BINDING_STACK_POINTER,th) -
3575              th->binding_stack_start;
3576          scavenge((lispobj *) th->binding_stack_start,len);
3577 #ifdef LISP_FEATURE_SB_THREAD
3578          /* do the tls as well */
3579          len=fixnum_value(SymbolValue(FREE_TLS_INDEX,0)) -
3580              (sizeof (struct thread))/(sizeof (lispobj));
3581          scavenge((lispobj *) (th+1),len);
3582 #endif
3583         }
3584     }
3585
3586     /* The original CMU CL code had scavenge-read-only-space code
3587      * controlled by the Lisp-level variable
3588      * *SCAVENGE-READ-ONLY-SPACE*. It was disabled by default, and it
3589      * wasn't documented under what circumstances it was useful or
3590      * safe to turn it on, so it's been turned off in SBCL. If you
3591      * want/need this functionality, and can test and document it,
3592      * please submit a patch. */
3593 #if 0
3594     if (SymbolValue(SCAVENGE_READ_ONLY_SPACE) != NIL) {
3595         unsigned long read_only_space_size =
3596             (lispobj*)SymbolValue(READ_ONLY_SPACE_FREE_POINTER) -
3597             (lispobj*)READ_ONLY_SPACE_START;
3598         FSHOW((stderr,
3599                "/scavenge read only space: %d bytes\n",
3600                read_only_space_size * sizeof(lispobj)));
3601         scavenge( (lispobj *) READ_ONLY_SPACE_START, read_only_space_size);
3602     }
3603 #endif
3604
3605     /* Scavenge static space. */
3606     static_space_size =
3607         (lispobj *)SymbolValue(STATIC_SPACE_FREE_POINTER,0) -
3608         (lispobj *)STATIC_SPACE_START;
3609     if (gencgc_verbose > 1) {
3610         FSHOW((stderr,
3611                "/scavenge static space: %d bytes\n",
3612                static_space_size * sizeof(lispobj)));
3613     }
3614     scavenge( (lispobj *) STATIC_SPACE_START, static_space_size);
3615
3616     /* All generations but the generation being GCed need to be
3617      * scavenged. The new_space generation needs special handling as
3618      * objects may be moved in - it is handled separately below. */
3619     for (i = 0; i < NUM_GENERATIONS; i++) {
3620         if ((i != generation) && (i != new_space)) {
3621             scavenge_generation(i);
3622         }
3623     }
3624
3625     /* Finally scavenge the new_space generation. Keep going until no
3626      * more objects are moved into the new generation */
3627     scavenge_newspace_generation(new_space);
3628
3629     /* FIXME: I tried reenabling this check when debugging unrelated
3630      * GC weirdness ca. sbcl-0.6.12.45, and it failed immediately.
3631      * Since the current GC code seems to work well, I'm guessing that
3632      * this debugging code is just stale, but I haven't tried to
3633      * figure it out. It should be figured out and then either made to
3634      * work or just deleted. */
3635 #define RESCAN_CHECK 0
3636 #if RESCAN_CHECK
3637     /* As a check re-scavenge the newspace once; no new objects should
3638      * be found. */
3639     {
3640         int old_bytes_allocated = bytes_allocated;
3641         int bytes_allocated;
3642
3643         /* Start with a full scavenge. */
3644         scavenge_newspace_generation_one_scan(new_space);
3645
3646         /* Flush the current regions, updating the tables. */
3647         gc_alloc_update_all_page_tables();
3648
3649         bytes_allocated = bytes_allocated - old_bytes_allocated;
3650
3651         if (bytes_allocated != 0) {
3652             lose("Rescan of new_space allocated %d more bytes.",
3653                  bytes_allocated);
3654         }
3655     }
3656 #endif
3657
3658     scan_weak_pointers();
3659
3660     /* Flush the current regions, updating the tables. */
3661     gc_alloc_update_all_page_tables();
3662
3663     /* Free the pages in oldspace, but not those marked dont_move. */
3664     bytes_freed = free_oldspace();
3665
3666     /* If the GC is not raising the age then lower the generation back
3667      * to its normal generation number */
3668     if (!raise) {
3669         for (i = 0; i < last_free_page; i++)
3670             if ((page_table[i].bytes_used != 0)
3671                 && (page_table[i].gen == NUM_GENERATIONS))
3672                 page_table[i].gen = generation;
3673         gc_assert(generations[generation].bytes_allocated == 0);
3674         generations[generation].bytes_allocated =
3675             generations[NUM_GENERATIONS].bytes_allocated;
3676         generations[NUM_GENERATIONS].bytes_allocated = 0;
3677     }
3678
3679     /* Reset the alloc_start_page for generation. */
3680     generations[generation].alloc_start_page = 0;
3681     generations[generation].alloc_unboxed_start_page = 0;
3682     generations[generation].alloc_large_start_page = 0;
3683     generations[generation].alloc_large_unboxed_start_page = 0;
3684
3685     if (generation >= verify_gens) {
3686         if (gencgc_verbose)
3687             SHOW("verifying");
3688         verify_gc();
3689         verify_dynamic_space();
3690     }
3691
3692     /* Set the new gc trigger for the GCed generation. */
3693     generations[generation].gc_trigger =
3694         generations[generation].bytes_allocated
3695         + generations[generation].bytes_consed_between_gc;
3696
3697     if (raise)
3698         generations[generation].num_gc = 0;
3699     else
3700         ++generations[generation].num_gc;
3701 }
3702
3703 /* Update last_free_page, then SymbolValue(ALLOCATION_POINTER). */
3704 int
3705 update_x86_dynamic_space_free_pointer(void)
3706 {
3707     int last_page = -1;
3708     int i;
3709
3710     for (i = 0; i < NUM_PAGES; i++)
3711         if ((page_table[i].allocated != FREE_PAGE)
3712             && (page_table[i].bytes_used != 0))
3713             last_page = i;
3714
3715     last_free_page = last_page+1;
3716
3717     SetSymbolValue(ALLOCATION_POINTER,
3718                    (lispobj)(((char *)heap_base) + last_free_page*PAGE_BYTES),0);
3719     return 0; /* dummy value: return something ... */
3720 }
3721
3722 /* GC all generations newer than last_gen, raising the objects in each
3723  * to the next older generation - we finish when all generations below
3724  * last_gen are empty.  Then if last_gen is due for a GC, or if
3725  * last_gen==NUM_GENERATIONS (the scratch generation?  eh?) we GC that
3726  * too.  The valid range for last_gen is: 0,1,...,NUM_GENERATIONS.
3727  *
3728  * We stop collecting at gencgc_oldest_gen_to_gc, even if this is less than
3729  * last_gen (oh, and note that by default it is NUM_GENERATIONS-1) */
3730  
3731 void
3732 collect_garbage(unsigned last_gen)
3733 {
3734     int gen = 0;
3735     int raise;
3736     int gen_to_wp;
3737     int i;
3738
3739     FSHOW((stderr, "/entering collect_garbage(%d)\n", last_gen));
3740
3741     if (last_gen > NUM_GENERATIONS) {
3742         FSHOW((stderr,
3743                "/collect_garbage: last_gen = %d, doing a level 0 GC\n",
3744                last_gen));
3745         last_gen = 0;
3746     }
3747
3748     /* Flush the alloc regions updating the tables. */
3749     gc_alloc_update_all_page_tables();
3750
3751     /* Verify the new objects created by Lisp code. */
3752     if (pre_verify_gen_0) {
3753         FSHOW((stderr, "pre-checking generation 0\n"));
3754         verify_generation(0);
3755     }
3756
3757     if (gencgc_verbose > 1)
3758         print_generation_stats(0);
3759
3760     do {
3761         /* Collect the generation. */
3762
3763         if (gen >= gencgc_oldest_gen_to_gc) {
3764             /* Never raise the oldest generation. */
3765             raise = 0;
3766         } else {
3767             raise =
3768                 (gen < last_gen)
3769                 || (generations[gen].num_gc >= generations[gen].trigger_age);
3770         }
3771
3772         if (gencgc_verbose > 1) {
3773             FSHOW((stderr,
3774                    "starting GC of generation %d with raise=%d alloc=%d trig=%d GCs=%d\n",
3775                    gen,
3776                    raise,
3777                    generations[gen].bytes_allocated,
3778                    generations[gen].gc_trigger,
3779                    generations[gen].num_gc));
3780         }
3781
3782         /* If an older generation is being filled, then update its
3783          * memory age. */
3784         if (raise == 1) {
3785             generations[gen+1].cum_sum_bytes_allocated +=
3786                 generations[gen+1].bytes_allocated;
3787         }
3788
3789         garbage_collect_generation(gen, raise);
3790
3791         /* Reset the memory age cum_sum. */
3792         generations[gen].cum_sum_bytes_allocated = 0;
3793
3794         if (gencgc_verbose > 1) {
3795             FSHOW((stderr, "GC of generation %d finished:\n", gen));
3796             print_generation_stats(0);
3797         }
3798
3799         gen++;
3800     } while ((gen <= gencgc_oldest_gen_to_gc)
3801              && ((gen < last_gen)
3802                  || ((gen <= gencgc_oldest_gen_to_gc)
3803                      && raise
3804                      && (generations[gen].bytes_allocated
3805                          > generations[gen].gc_trigger)
3806                      && (gen_av_mem_age(gen)
3807                          > generations[gen].min_av_mem_age))));
3808
3809     /* Now if gen-1 was raised all generations before gen are empty.
3810      * If it wasn't raised then all generations before gen-1 are empty.
3811      *
3812      * Now objects within this gen's pages cannot point to younger
3813      * generations unless they are written to. This can be exploited
3814      * by write-protecting the pages of gen; then when younger
3815      * generations are GCed only the pages which have been written
3816      * need scanning. */
3817     if (raise)
3818         gen_to_wp = gen;
3819     else
3820         gen_to_wp = gen - 1;
3821
3822     /* There's not much point in WPing pages in generation 0 as it is
3823      * never scavenged (except promoted pages). */
3824     if ((gen_to_wp > 0) && enable_page_protection) {
3825         /* Check that they are all empty. */
3826         for (i = 0; i < gen_to_wp; i++) {
3827             if (generations[i].bytes_allocated)
3828                 lose("trying to write-protect gen. %d when gen. %d nonempty",
3829                      gen_to_wp, i);
3830         }
3831         write_protect_generation_pages(gen_to_wp);
3832     }
3833
3834     /* Set gc_alloc() back to generation 0. The current regions should
3835      * be flushed after the above GCs. */
3836     gc_assert((boxed_region.free_pointer - boxed_region.start_addr) == 0);
3837     gc_alloc_generation = 0;
3838
3839     update_x86_dynamic_space_free_pointer();
3840     auto_gc_trigger = bytes_allocated + bytes_consed_between_gcs;
3841     if(gencgc_verbose)
3842         fprintf(stderr,"Next gc when %ld bytes have been consed\n",
3843                 auto_gc_trigger);
3844     SHOW("returning from collect_garbage");
3845 }
3846
3847 /* This is called by Lisp PURIFY when it is finished. All live objects
3848  * will have been moved to the RO and Static heaps. The dynamic space
3849  * will need a full re-initialization. We don't bother having Lisp
3850  * PURIFY flush the current gc_alloc() region, as the page_tables are
3851  * re-initialized, and every page is zeroed to be sure. */
3852 void
3853 gc_free_heap(void)
3854 {
3855     int page;
3856
3857     if (gencgc_verbose > 1)
3858         SHOW("entering gc_free_heap");
3859
3860     for (page = 0; page < NUM_PAGES; page++) {
3861         /* Skip free pages which should already be zero filled. */
3862         if (page_table[page].allocated != FREE_PAGE) {
3863             void *page_start, *addr;
3864
3865             /* Mark the page free. The other slots are assumed invalid
3866              * when it is a FREE_PAGE and bytes_used is 0 and it
3867              * should not be write-protected -- except that the
3868              * generation is used for the current region but it sets
3869              * that up. */
3870             page_table[page].allocated = FREE_PAGE;
3871             page_table[page].bytes_used = 0;
3872
3873             /* Zero the page. */
3874             page_start = (void *)page_address(page);
3875
3876             /* First, remove any write-protection. */
3877             os_protect(page_start, PAGE_BYTES, OS_VM_PROT_ALL);
3878             page_table[page].write_protected = 0;
3879
3880             os_invalidate(page_start,PAGE_BYTES);
3881             addr = os_validate(page_start,PAGE_BYTES);
3882             if (addr == NULL || addr != page_start) {
3883                 lose("gc_free_heap: page moved, 0x%08x ==> 0x%08x",
3884                      page_start,
3885                      addr);
3886             }
3887         } else if (gencgc_zero_check_during_free_heap) {
3888             /* Double-check that the page is zero filled. */
3889             int *page_start, i;
3890             gc_assert(page_table[page].allocated == FREE_PAGE);
3891             gc_assert(page_table[page].bytes_used == 0);
3892             page_start = (int *)page_address(page);
3893             for (i=0; i<1024; i++) {
3894                 if (page_start[i] != 0) {
3895                     lose("free region not zero at %x", page_start + i);
3896                 }
3897             }
3898         }
3899     }
3900
3901     bytes_allocated = 0;
3902
3903     /* Initialize the generations. */
3904     for (page = 0; page < NUM_GENERATIONS; page++) {
3905         generations[page].alloc_start_page = 0;
3906         generations[page].alloc_unboxed_start_page = 0;
3907         generations[page].alloc_large_start_page = 0;
3908         generations[page].alloc_large_unboxed_start_page = 0;
3909         generations[page].bytes_allocated = 0;
3910         generations[page].gc_trigger = 2000000;
3911         generations[page].num_gc = 0;
3912         generations[page].cum_sum_bytes_allocated = 0;
3913     }
3914
3915     if (gencgc_verbose > 1)
3916         print_generation_stats(0);
3917
3918     /* Initialize gc_alloc(). */
3919     gc_alloc_generation = 0;
3920
3921     gc_set_region_empty(&boxed_region);
3922     gc_set_region_empty(&unboxed_region);
3923
3924     last_free_page = 0;
3925     SetSymbolValue(ALLOCATION_POINTER, (lispobj)((char *)heap_base),0);
3926
3927     if (verify_after_free_heap) {
3928         /* Check whether purify has left any bad pointers. */
3929         if (gencgc_verbose)
3930             SHOW("checking after free_heap\n");
3931         verify_gc();
3932     }
3933 }
3934 \f
3935 void
3936 gc_init(void)
3937 {
3938     int i;
3939
3940     gc_init_tables();
3941     scavtab[SIMPLE_VECTOR_WIDETAG] = scav_vector;
3942     scavtab[WEAK_POINTER_WIDETAG] = scav_weak_pointer;
3943     transother[SIMPLE_ARRAY_WIDETAG] = trans_boxed_large;
3944
3945     heap_base = (void*)DYNAMIC_SPACE_START;
3946
3947     /* Initialize each page structure. */
3948     for (i = 0; i < NUM_PAGES; i++) {
3949         /* Initialize all pages as free. */
3950         page_table[i].allocated = FREE_PAGE;
3951         page_table[i].bytes_used = 0;
3952
3953         /* Pages are not write-protected at startup. */
3954         page_table[i].write_protected = 0;
3955     }
3956
3957     bytes_allocated = 0;
3958
3959     /* Initialize the generations.
3960      *
3961      * FIXME: very similar to code in gc_free_heap(), should be shared */
3962     for (i = 0; i < NUM_GENERATIONS; i++) {
3963         generations[i].alloc_start_page = 0;
3964         generations[i].alloc_unboxed_start_page = 0;
3965         generations[i].alloc_large_start_page = 0;
3966         generations[i].alloc_large_unboxed_start_page = 0;
3967         generations[i].bytes_allocated = 0;
3968         generations[i].gc_trigger = 2000000;
3969         generations[i].num_gc = 0;
3970         generations[i].cum_sum_bytes_allocated = 0;
3971         /* the tune-able parameters */
3972         generations[i].bytes_consed_between_gc = 2000000;
3973         generations[i].trigger_age = 1;
3974         generations[i].min_av_mem_age = 0.75;
3975     }
3976
3977     /* Initialize gc_alloc. */
3978     gc_alloc_generation = 0;
3979     gc_set_region_empty(&boxed_region);
3980     gc_set_region_empty(&unboxed_region);
3981
3982     last_free_page = 0;
3983
3984 }
3985
3986 /*  Pick up the dynamic space from after a core load.
3987  *
3988  *  The ALLOCATION_POINTER points to the end of the dynamic space.
3989  */
3990
3991 static void
3992 gencgc_pickup_dynamic(void)
3993 {
3994     int page = 0;
3995     int alloc_ptr = SymbolValue(ALLOCATION_POINTER,0);
3996     lispobj *prev=(lispobj *)page_address(page);
3997
3998     do {
3999         lispobj *first,*ptr= (lispobj *)page_address(page);
4000         page_table[page].allocated = BOXED_PAGE;
4001         page_table[page].gen = 0;
4002         page_table[page].bytes_used = PAGE_BYTES;
4003         page_table[page].large_object = 0;
4004
4005         first=search_space(prev,(ptr+2)-prev,ptr);
4006         if(ptr == first)  prev=ptr; 
4007         page_table[page].first_object_offset =
4008             (void *)prev - page_address(page);
4009         page++;
4010     } while (page_address(page) < alloc_ptr);
4011
4012     generations[0].bytes_allocated = PAGE_BYTES*page;
4013     bytes_allocated = PAGE_BYTES*page;
4014
4015 }
4016
4017
4018 void
4019 gc_initialize_pointers(void)
4020 {
4021     gencgc_pickup_dynamic();
4022 }
4023
4024
4025 \f
4026
4027 /* alloc(..) is the external interface for memory allocation. It
4028  * allocates to generation 0. It is not called from within the garbage
4029  * collector as it is only external uses that need the check for heap
4030  * size (GC trigger) and to disable the interrupts (interrupts are
4031  * always disabled during a GC).
4032  *
4033  * The vops that call alloc(..) assume that the returned space is zero-filled.
4034  * (E.g. the most significant word of a 2-word bignum in MOVE-FROM-UNSIGNED.)
4035  *
4036  * The check for a GC trigger is only performed when the current
4037  * region is full, so in most cases it's not needed. */
4038
4039 char *
4040 alloc(int nbytes)
4041 {
4042     struct thread *th=arch_os_get_current_thread();
4043     struct alloc_region *region= 
4044         th ? &(th->alloc_region) : &boxed_region; 
4045     void *new_obj;
4046     void *new_free_pointer;
4047
4048     /* Check for alignment allocation problems. */
4049     gc_assert((((unsigned)region->free_pointer & 0x7) == 0)
4050               && ((nbytes & 0x7) == 0));
4051     if(all_threads)
4052         /* there are a few places in the C code that allocate data in the
4053          * heap before Lisp starts.  This is before interrupts are enabled,
4054          * so we don't need to check for pseudo-atomic */
4055 #ifdef LISP_FEATURE_SB_THREAD
4056         if(!SymbolValue(PSEUDO_ATOMIC_ATOMIC,th)) {
4057             register u32 fs;
4058             fprintf(stderr, "fatal error in thread 0x%x, pid=%d\n",
4059                     th,getpid());
4060             __asm__("movl %fs,%0" : "=r" (fs)  : );
4061             fprintf(stderr, "fs is %x, th->tls_cookie=%x \n",
4062                     debug_get_fs(),th->tls_cookie);
4063             lose("If you see this message before 2004.01.31, mail details to sbcl-devel\n");
4064         }
4065 #else
4066     gc_assert(SymbolValue(PSEUDO_ATOMIC_ATOMIC,th));
4067 #endif
4068     
4069     /* maybe we can do this quickly ... */
4070     new_free_pointer = region->free_pointer + nbytes;
4071     if (new_free_pointer <= region->end_addr) {
4072         new_obj = (void*)(region->free_pointer);
4073         region->free_pointer = new_free_pointer;
4074         return(new_obj);        /* yup */
4075     }
4076     
4077     /* we have to go the long way around, it seems.  Check whether 
4078      * we should GC in the near future
4079      */
4080     if (auto_gc_trigger && bytes_allocated > auto_gc_trigger) {
4081         /* set things up so that GC happens when we finish the PA
4082          * section.  We only do this if there wasn't a pending handler
4083          * already, in case it was a gc.  If it wasn't a GC, the next
4084          * allocation will get us back to this point anyway, so no harm done
4085          */
4086         struct interrupt_data *data=th->interrupt_data;
4087         if(!data->pending_handler) 
4088             maybe_defer_handler(interrupt_maybe_gc_int,data,0,0,0);
4089     }
4090     new_obj = gc_alloc_with_region(nbytes,0,region,0);
4091     return (new_obj);
4092 }
4093
4094 \f
4095 /* Find the code object for the given pc, or return NULL on failure.
4096  *
4097  * FIXME: PC shouldn't be lispobj*, should it? Maybe void*? */
4098 lispobj *
4099 component_ptr_from_pc(lispobj *pc)
4100 {
4101     lispobj *object = NULL;
4102
4103     if ( (object = search_read_only_space(pc)) )
4104         ;
4105     else if ( (object = search_static_space(pc)) )
4106         ;
4107     else
4108         object = search_dynamic_space(pc);
4109
4110     if (object) /* if we found something */
4111         if (widetag_of(*object) == CODE_HEADER_WIDETAG) /* if it's a code object */
4112             return(object);
4113
4114     return (NULL);
4115 }
4116 \f
4117 /*
4118  * shared support for the OS-dependent signal handlers which
4119  * catch GENCGC-related write-protect violations
4120  */
4121
4122 void unhandled_sigmemoryfault(void);
4123
4124 /* Depending on which OS we're running under, different signals might
4125  * be raised for a violation of write protection in the heap. This
4126  * function factors out the common generational GC magic which needs
4127  * to invoked in this case, and should be called from whatever signal
4128  * handler is appropriate for the OS we're running under.
4129  *
4130  * Return true if this signal is a normal generational GC thing that
4131  * we were able to handle, or false if it was abnormal and control
4132  * should fall through to the general SIGSEGV/SIGBUS/whatever logic. */
4133
4134 int
4135 gencgc_handle_wp_violation(void* fault_addr)
4136 {
4137     int  page_index = find_page_index(fault_addr);
4138
4139 #if defined QSHOW_SIGNALS
4140     FSHOW((stderr, "heap WP violation? fault_addr=%x, page_index=%d\n",
4141            fault_addr, page_index));
4142 #endif
4143
4144     /* Check whether the fault is within the dynamic space. */
4145     if (page_index == (-1)) {
4146
4147         /* It can be helpful to be able to put a breakpoint on this
4148          * case to help diagnose low-level problems. */
4149         unhandled_sigmemoryfault();
4150
4151         /* not within the dynamic space -- not our responsibility */
4152         return 0;
4153
4154     } else {
4155         if (page_table[page_index].write_protected) {
4156             /* Unprotect the page. */
4157             os_protect(page_address(page_index), PAGE_BYTES, OS_VM_PROT_ALL);
4158             page_table[page_index].write_protected_cleared = 1;
4159             page_table[page_index].write_protected = 0;
4160         } else {  
4161             /* The only acceptable reason for this signal on a heap
4162              * access is that GENCGC write-protected the page.
4163              * However, if two CPUs hit a wp page near-simultaneously,
4164              * we had better not have the second one lose here if it
4165              * does this test after the first one has already set wp=0
4166              */
4167             if(page_table[page_index].write_protected_cleared != 1) 
4168                 lose("fault in heap page not marked as write-protected");
4169         }
4170         /* Don't worry, we can handle it. */
4171         return 1;
4172     }
4173 }
4174 /* This is to be called when we catch a SIGSEGV/SIGBUS, determine that
4175  * it's not just a case of the program hitting the write barrier, and
4176  * are about to let Lisp deal with it. It's basically just a
4177  * convenient place to set a gdb breakpoint. */
4178 void
4179 unhandled_sigmemoryfault()
4180 {}
4181
4182 void gc_alloc_update_all_page_tables(void)
4183 {
4184     /* Flush the alloc regions updating the tables. */
4185     struct thread *th;
4186     for_each_thread(th) 
4187         gc_alloc_update_page_tables(0, &th->alloc_region);
4188     gc_alloc_update_page_tables(1, &unboxed_region);
4189     gc_alloc_update_page_tables(0, &boxed_region);
4190 }
4191 void 
4192 gc_set_region_empty(struct alloc_region *region)
4193 {
4194     region->first_page = 0;
4195     region->last_page = -1;
4196     region->start_addr = page_address(0);
4197     region->free_pointer = page_address(0);
4198     region->end_addr = page_address(0);
4199 }
4200