0.8.3.11
[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__) || defined(__NetBSD__)
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 #ifdef QSHOW
98 unsigned gencgc_verbose = 1;
99 #else
100 unsigned gencgc_verbose = 0;
101 #endif
102
103 /* FIXME: At some point enable the various error-checking things below
104  * and see what they say. */
105
106 /* We hunt for pointers to old-space, when GCing generations >= verify_gen.
107  * Set verify_gens to NUM_GENERATIONS to disable this kind of check. */
108 int verify_gens = NUM_GENERATIONS;
109
110 /* Should we do a pre-scan verify of generation 0 before it's GCed? */
111 boolean pre_verify_gen_0 = 0;
112
113 /* Should we check for bad pointers after gc_free_heap is called
114  * from Lisp PURIFY? */
115 boolean verify_after_free_heap = 0;
116
117 /* Should we print a note when code objects are found in the dynamic space
118  * during a heap verify? */
119 boolean verify_dynamic_code_check = 0;
120
121 /* Should we check code objects for fixup errors after they are transported? */
122 boolean check_code_fixups = 0;
123
124 /* Should we check that newly allocated regions are zero filled? */
125 boolean gencgc_zero_check = 0;
126
127 /* Should we check that the free space is zero filled? */
128 boolean gencgc_enable_verify_zero_fill = 0;
129
130 /* Should we check that free pages are zero filled during gc_free_heap
131  * called after Lisp PURIFY? */
132 boolean gencgc_zero_check_during_free_heap = 0;
133 \f
134 /*
135  * GC structures and variables
136  */
137
138 /* the total bytes allocated. These are seen by Lisp DYNAMIC-USAGE. */
139 unsigned long bytes_allocated = 0;
140 extern unsigned long bytes_consed_between_gcs; /* gc-common.c */
141 unsigned long auto_gc_trigger = 0;
142
143 /* the source and destination generations. These are set before a GC starts
144  * scavenging. */
145 int from_space;
146 int new_space;
147
148
149 /* An array of page structures is statically allocated.
150  * This helps quickly map between an address its page structure.
151  * NUM_PAGES is set from the size of the dynamic space. */
152 struct page page_table[NUM_PAGES];
153
154 /* To map addresses to page structures the address of the first page
155  * is needed. */
156 static void *heap_base = NULL;
157
158
159 /* Calculate the start address for the given page number. */
160 inline void *
161 page_address(int page_num)
162 {
163     return (heap_base + (page_num * PAGE_BYTES));
164 }
165
166 /* Find the page index within the page_table for the given
167  * address. Return -1 on failure. */
168 inline int
169 find_page_index(void *addr)
170 {
171     int index = addr-heap_base;
172
173     if (index >= 0) {
174         index = ((unsigned int)index)/PAGE_BYTES;
175         if (index < NUM_PAGES)
176             return (index);
177     }
178
179     return (-1);
180 }
181
182 /* a structure to hold the state of a generation */
183 struct generation {
184
185     /* the first page that gc_alloc() checks on its next call */
186     int alloc_start_page;
187
188     /* the first page that gc_alloc_unboxed() checks on its next call */
189     int alloc_unboxed_start_page;
190
191     /* the first page that gc_alloc_large (boxed) considers on its next
192      * call. (Although it always allocates after the boxed_region.) */
193     int alloc_large_start_page;
194
195     /* the first page that gc_alloc_large (unboxed) considers on its
196      * next call. (Although it always allocates after the
197      * current_unboxed_region.) */
198     int alloc_large_unboxed_start_page;
199
200     /* the bytes allocated to this generation */
201     int bytes_allocated;
202
203     /* the number of bytes at which to trigger a GC */
204     int gc_trigger;
205
206     /* to calculate a new level for gc_trigger */
207     int bytes_consed_between_gc;
208
209     /* the number of GCs since the last raise */
210     int num_gc;
211
212     /* the average age after which a GC will raise objects to the
213      * next generation */
214     int trigger_age;
215
216     /* the cumulative sum of the bytes allocated to this generation. It is
217      * cleared after a GC on this generations, and update before new
218      * objects are added from a GC of a younger generation. Dividing by
219      * the bytes_allocated will give the average age of the memory in
220      * this generation since its last GC. */
221     int cum_sum_bytes_allocated;
222
223     /* a minimum average memory age before a GC will occur helps
224      * prevent a GC when a large number of new live objects have been
225      * added, in which case a GC could be a waste of time */
226     double min_av_mem_age;
227 };
228 /* the number of actual generations. (The number of 'struct
229  * generation' objects is one more than this, because one object
230  * serves as scratch when GC'ing.) */
231 #define NUM_GENERATIONS 6
232
233 /* an array of generation structures. There needs to be one more
234  * generation structure than actual generations as the oldest
235  * generation is temporarily raised then lowered. */
236 struct generation generations[NUM_GENERATIONS+1];
237
238 /* the oldest generation that is will currently be GCed by default.
239  * Valid values are: 0, 1, ... (NUM_GENERATIONS-1)
240  *
241  * The default of (NUM_GENERATIONS-1) enables GC on all generations.
242  *
243  * Setting this to 0 effectively disables the generational nature of
244  * the GC. In some applications generational GC may not be useful
245  * because there are no long-lived objects.
246  *
247  * An intermediate value could be handy after moving long-lived data
248  * into an older generation so an unnecessary GC of this long-lived
249  * data can be avoided. */
250 unsigned int  gencgc_oldest_gen_to_gc = NUM_GENERATIONS-1;
251
252 /* The maximum free page in the heap is maintained and used to update
253  * ALLOCATION_POINTER which is used by the room function to limit its
254  * search of the heap. XX Gencgc obviously needs to be better
255  * integrated with the Lisp code. */
256 static int  last_free_page;
257 \f
258 /* This lock is to prevent multiple threads from simultaneously
259  * allocating new regions which overlap each other.  Note that the
260  * majority of GC is single-threaded, but alloc() may be called from
261  * >1 thread at a time and must be thread-safe.  This lock must be
262  * seized before all accesses to generations[] or to parts of
263  * page_table[] that other threads may want to see */
264
265 static lispobj free_pages_lock=0;
266
267 \f
268 /*
269  * miscellaneous heap functions
270  */
271
272 /* Count the number of pages which are write-protected within the
273  * given generation. */
274 static int
275 count_write_protect_generation_pages(int generation)
276 {
277     int i;
278     int count = 0;
279
280     for (i = 0; i < last_free_page; i++)
281         if ((page_table[i].allocated != FREE_PAGE_FLAG)
282             && (page_table[i].gen == generation)
283             && (page_table[i].write_protected == 1))
284             count++;
285     return count;
286 }
287
288 /* Count the number of pages within the given generation. */
289 static int
290 count_generation_pages(int generation)
291 {
292     int i;
293     int count = 0;
294
295     for (i = 0; i < last_free_page; i++)
296         if ((page_table[i].allocated != 0)
297             && (page_table[i].gen == generation))
298             count++;
299     return count;
300 }
301
302 #ifdef QSHOW
303 static int
304 count_dont_move_pages(void)
305 {
306     int i;
307     int count = 0;
308     for (i = 0; i < last_free_page; i++) {
309         if ((page_table[i].allocated != 0) && (page_table[i].dont_move != 0)) {
310             ++count;
311         }
312     }
313     return count;
314 }
315 #endif /* QSHOW */
316
317 /* Work through the pages and add up the number of bytes used for the
318  * given generation. */
319 static int
320 count_generation_bytes_allocated (int gen)
321 {
322     int i;
323     int result = 0;
324     for (i = 0; i < last_free_page; i++) {
325         if ((page_table[i].allocated != 0) && (page_table[i].gen == gen))
326             result += page_table[i].bytes_used;
327     }
328     return result;
329 }
330
331 /* Return the average age of the memory in a generation. */
332 static double
333 gen_av_mem_age(int gen)
334 {
335     if (generations[gen].bytes_allocated == 0)
336         return 0.0;
337
338     return
339         ((double)generations[gen].cum_sum_bytes_allocated)
340         / ((double)generations[gen].bytes_allocated);
341 }
342
343 void fpu_save(int *);           /* defined in x86-assem.S */
344 void fpu_restore(int *);        /* defined in x86-assem.S */
345 /* The verbose argument controls how much to print: 0 for normal
346  * level of detail; 1 for debugging. */
347 static void
348 print_generation_stats(int verbose) /* FIXME: should take FILE argument */
349 {
350     int i, gens;
351     int fpu_state[27];
352
353     /* This code uses the FP instructions which may be set up for Lisp
354      * so they need to be saved and reset for C. */
355     fpu_save(fpu_state);
356
357     /* number of generations to print */
358     if (verbose)
359         gens = NUM_GENERATIONS+1;
360     else
361         gens = NUM_GENERATIONS;
362
363     /* Print the heap stats. */
364     fprintf(stderr,
365             "   Gen Boxed Unboxed LB   LUB  !move  Alloc  Waste   Trig    WP  GCs Mem-age\n");
366
367     for (i = 0; i < gens; i++) {
368         int j;
369         int boxed_cnt = 0;
370         int unboxed_cnt = 0;
371         int large_boxed_cnt = 0;
372         int large_unboxed_cnt = 0;
373         int pinned_cnt=0;
374
375         for (j = 0; j < last_free_page; j++)
376             if (page_table[j].gen == i) {
377
378                 /* Count the number of boxed pages within the given
379                  * generation. */
380                 if (page_table[j].allocated & BOXED_PAGE_FLAG) {
381                     if (page_table[j].large_object)
382                         large_boxed_cnt++;
383                     else
384                         boxed_cnt++;
385                 }
386                 if(page_table[j].dont_move) pinned_cnt++;
387                 /* Count the number of unboxed pages within the given
388                  * generation. */
389                 if (page_table[j].allocated & UNBOXED_PAGE_FLAG) {
390                     if (page_table[j].large_object)
391                         large_unboxed_cnt++;
392                     else
393                         unboxed_cnt++;
394                 }
395             }
396
397         gc_assert(generations[i].bytes_allocated
398                   == count_generation_bytes_allocated(i));
399         fprintf(stderr,
400                 "   %1d: %5d %5d %5d %5d %5d %8d %5d %8d %4d %3d %7.4f\n",
401                 i,
402                 boxed_cnt, unboxed_cnt, large_boxed_cnt, large_unboxed_cnt,
403                 pinned_cnt,
404                 generations[i].bytes_allocated,
405                 (count_generation_pages(i)*PAGE_BYTES
406                  - generations[i].bytes_allocated),
407                 generations[i].gc_trigger,
408                 count_write_protect_generation_pages(i),
409                 generations[i].num_gc,
410                 gen_av_mem_age(i));
411     }
412     fprintf(stderr,"   Total bytes allocated=%ld\n", bytes_allocated);
413
414     fpu_restore(fpu_state);
415 }
416 \f
417 /*
418  * allocation routines
419  */
420
421 /*
422  * To support quick and inline allocation, regions of memory can be
423  * allocated and then allocated from with just a free pointer and a
424  * check against an end address.
425  *
426  * Since objects can be allocated to spaces with different properties
427  * e.g. boxed/unboxed, generation, ages; there may need to be many
428  * allocation regions.
429  *
430  * Each allocation region may be start within a partly used page. Many
431  * features of memory use are noted on a page wise basis, e.g. the
432  * generation; so if a region starts within an existing allocated page
433  * it must be consistent with this page.
434  *
435  * During the scavenging of the newspace, objects will be transported
436  * into an allocation region, and pointers updated to point to this
437  * allocation region. It is possible that these pointers will be
438  * scavenged again before the allocation region is closed, e.g. due to
439  * trans_list which jumps all over the place to cleanup the list. It
440  * is important to be able to determine properties of all objects
441  * pointed to when scavenging, e.g to detect pointers to the oldspace.
442  * Thus it's important that the allocation regions have the correct
443  * properties set when allocated, and not just set when closed. The
444  * region allocation routines return regions with the specified
445  * properties, and grab all the pages, setting their properties
446  * appropriately, except that the amount used is not known.
447  *
448  * These regions are used to support quicker allocation using just a
449  * free pointer. The actual space used by the region is not reflected
450  * in the pages tables until it is closed. It can't be scavenged until
451  * closed.
452  *
453  * When finished with the region it should be closed, which will
454  * update the page tables for the actual space used returning unused
455  * space. Further it may be noted in the new regions which is
456  * necessary when scavenging the newspace.
457  *
458  * Large objects may be allocated directly without an allocation
459  * region, the page tables are updated immediately.
460  *
461  * Unboxed objects don't contain pointers to other objects and so
462  * don't need scavenging. Further they can't contain pointers to
463  * younger generations so WP is not needed. By allocating pages to
464  * unboxed objects the whole page never needs scavenging or
465  * write-protecting. */
466
467 /* We are only using two regions at present. Both are for the current
468  * newspace generation. */
469 struct alloc_region boxed_region;
470 struct alloc_region unboxed_region;
471
472 /* The generation currently being allocated to. */
473 static int gc_alloc_generation;
474
475 /* Find a new region with room for at least the given number of bytes.
476  *
477  * It starts looking at the current generation's alloc_start_page. So
478  * may pick up from the previous region if there is enough space. This
479  * keeps the allocation contiguous when scavenging the newspace.
480  *
481  * The alloc_region should have been closed by a call to
482  * gc_alloc_update_page_tables(), and will thus be in an empty state.
483  *
484  * To assist the scavenging functions write-protected pages are not
485  * used. Free pages should not be write-protected.
486  *
487  * It is critical to the conservative GC that the start of regions be
488  * known. To help achieve this only small regions are allocated at a
489  * time.
490  *
491  * During scavenging, pointers may be found to within the current
492  * region and the page generation must be set so that pointers to the
493  * from space can be recognized. Therefore the generation of pages in
494  * the region are set to gc_alloc_generation. To prevent another
495  * allocation call using the same pages, all the pages in the region
496  * are allocated, although they will initially be empty.
497  */
498 static void
499 gc_alloc_new_region(int nbytes, int unboxed, struct alloc_region *alloc_region)
500 {
501     int first_page;
502     int last_page;
503     int bytes_found;
504     int i;
505
506     /*
507     FSHOW((stderr,
508            "/alloc_new_region for %d bytes from gen %d\n",
509            nbytes, gc_alloc_generation));
510     */
511
512     /* Check that the region is in a reset state. */
513     gc_assert((alloc_region->first_page == 0)
514               && (alloc_region->last_page == -1)
515               && (alloc_region->free_pointer == alloc_region->end_addr));
516     get_spinlock(&free_pages_lock,(int) alloc_region);
517     if (unboxed) {
518         first_page =
519             generations[gc_alloc_generation].alloc_unboxed_start_page;
520     } else {
521         first_page =
522             generations[gc_alloc_generation].alloc_start_page;
523     }
524     last_page=gc_find_freeish_pages(&first_page,nbytes,unboxed);
525     bytes_found=(PAGE_BYTES - page_table[first_page].bytes_used)
526             + PAGE_BYTES*(last_page-first_page);
527
528     /* Set up the alloc_region. */
529     alloc_region->first_page = first_page;
530     alloc_region->last_page = last_page;
531     alloc_region->start_addr = page_table[first_page].bytes_used
532         + page_address(first_page);
533     alloc_region->free_pointer = alloc_region->start_addr;
534     alloc_region->end_addr = alloc_region->start_addr + bytes_found;
535
536     /* Set up the pages. */
537
538     /* The first page may have already been in use. */
539     if (page_table[first_page].bytes_used == 0) {
540         if (unboxed)
541             page_table[first_page].allocated = UNBOXED_PAGE_FLAG;
542         else
543             page_table[first_page].allocated = BOXED_PAGE_FLAG;
544         page_table[first_page].gen = gc_alloc_generation;
545         page_table[first_page].large_object = 0;
546         page_table[first_page].first_object_offset = 0;
547     }
548
549     if (unboxed)
550         gc_assert(page_table[first_page].allocated == UNBOXED_PAGE_FLAG);
551     else
552         gc_assert(page_table[first_page].allocated == BOXED_PAGE_FLAG);
553     page_table[first_page].allocated |= OPEN_REGION_PAGE_FLAG; 
554
555     gc_assert(page_table[first_page].gen == gc_alloc_generation);
556     gc_assert(page_table[first_page].large_object == 0);
557
558     for (i = first_page+1; i <= last_page; i++) {
559         if (unboxed)
560             page_table[i].allocated = UNBOXED_PAGE_FLAG;
561         else
562             page_table[i].allocated = BOXED_PAGE_FLAG;
563         page_table[i].gen = gc_alloc_generation;
564         page_table[i].large_object = 0;
565         /* This may not be necessary for unboxed regions (think it was
566          * broken before!) */
567         page_table[i].first_object_offset =
568             alloc_region->start_addr - page_address(i);
569         page_table[i].allocated |= OPEN_REGION_PAGE_FLAG ;
570     }
571     /* Bump up last_free_page. */
572     if (last_page+1 > last_free_page) {
573         last_free_page = last_page+1;
574         SetSymbolValue(ALLOCATION_POINTER,
575                        (lispobj)(((char *)heap_base) + last_free_page*PAGE_BYTES),
576                        0);
577     }
578     release_spinlock(&free_pages_lock);
579     
580     /* we can do this after releasing free_pages_lock */
581     if (gencgc_zero_check) {
582         int *p;
583         for (p = (int *)alloc_region->start_addr;
584              p < (int *)alloc_region->end_addr; p++) {
585             if (*p != 0) {
586                 /* KLUDGE: It would be nice to use %lx and explicit casts
587                  * (long) in code like this, so that it is less likely to
588                  * break randomly when running on a machine with different
589                  * word sizes. -- WHN 19991129 */
590                 lose("The new region at %x is not zero.", p);
591             }
592     }
593 }
594
595 }
596
597 /* If the record_new_objects flag is 2 then all new regions created
598  * are recorded.
599  *
600  * If it's 1 then then it is only recorded if the first page of the
601  * current region is <= new_areas_ignore_page. This helps avoid
602  * unnecessary recording when doing full scavenge pass.
603  *
604  * The new_object structure holds the page, byte offset, and size of
605  * new regions of objects. Each new area is placed in the array of
606  * these structures pointer to by new_areas. new_areas_index holds the
607  * offset into new_areas.
608  *
609  * If new_area overflows NUM_NEW_AREAS then it stops adding them. The
610  * later code must detect this and handle it, probably by doing a full
611  * scavenge of a generation. */
612 #define NUM_NEW_AREAS 512
613 static int record_new_objects = 0;
614 static int new_areas_ignore_page;
615 struct new_area {
616     int  page;
617     int  offset;
618     int  size;
619 };
620 static struct new_area (*new_areas)[];
621 static int new_areas_index;
622 int max_new_areas;
623
624 /* Add a new area to new_areas. */
625 static void
626 add_new_area(int first_page, int offset, int size)
627 {
628     unsigned new_area_start,c;
629     int i;
630
631     /* Ignore if full. */
632     if (new_areas_index >= NUM_NEW_AREAS)
633         return;
634
635     switch (record_new_objects) {
636     case 0:
637         return;
638     case 1:
639         if (first_page > new_areas_ignore_page)
640             return;
641         break;
642     case 2:
643         break;
644     default:
645         gc_abort();
646     }
647
648     new_area_start = PAGE_BYTES*first_page + offset;
649
650     /* Search backwards for a prior area that this follows from. If
651        found this will save adding a new area. */
652     for (i = new_areas_index-1, c = 0; (i >= 0) && (c < 8); i--, c++) {
653         unsigned area_end =
654             PAGE_BYTES*((*new_areas)[i].page)
655             + (*new_areas)[i].offset
656             + (*new_areas)[i].size;
657         /*FSHOW((stderr,
658                "/add_new_area S1 %d %d %d %d\n",
659                i, c, new_area_start, area_end));*/
660         if (new_area_start == area_end) {
661             /*FSHOW((stderr,
662                    "/adding to [%d] %d %d %d with %d %d %d:\n",
663                    i,
664                    (*new_areas)[i].page,
665                    (*new_areas)[i].offset,
666                    (*new_areas)[i].size,
667                    first_page,
668                    offset,
669                     size);*/
670             (*new_areas)[i].size += size;
671             return;
672         }
673     }
674
675     (*new_areas)[new_areas_index].page = first_page;
676     (*new_areas)[new_areas_index].offset = offset;
677     (*new_areas)[new_areas_index].size = size;
678     /*FSHOW((stderr,
679            "/new_area %d page %d offset %d size %d\n",
680            new_areas_index, first_page, offset, size));*/
681     new_areas_index++;
682
683     /* Note the max new_areas used. */
684     if (new_areas_index > max_new_areas)
685         max_new_areas = new_areas_index;
686 }
687
688 /* Update the tables for the alloc_region. The region may be added to
689  * the new_areas.
690  *
691  * When done the alloc_region is set up so that the next quick alloc
692  * will fail safely and thus a new region will be allocated. Further
693  * it is safe to try to re-update the page table of this reset
694  * alloc_region. */
695 void
696 gc_alloc_update_page_tables(int unboxed, struct alloc_region *alloc_region)
697 {
698     int more;
699     int first_page;
700     int next_page;
701     int bytes_used;
702     int orig_first_page_bytes_used;
703     int region_size;
704     int byte_cnt;
705
706
707     first_page = alloc_region->first_page;
708
709     /* Catch an unused alloc_region. */
710     if ((first_page == 0) && (alloc_region->last_page == -1))
711         return;
712
713     next_page = first_page+1;
714
715     get_spinlock(&free_pages_lock,(int) alloc_region);
716     if (alloc_region->free_pointer != alloc_region->start_addr) {
717         /* some bytes were allocated in the region */
718         orig_first_page_bytes_used = page_table[first_page].bytes_used;
719
720         gc_assert(alloc_region->start_addr == (page_address(first_page) + page_table[first_page].bytes_used));
721
722         /* All the pages used need to be updated */
723
724         /* Update the first page. */
725
726         /* If the page was free then set up the gen, and
727          * first_object_offset. */
728         if (page_table[first_page].bytes_used == 0)
729             gc_assert(page_table[first_page].first_object_offset == 0);
730         page_table[first_page].allocated &= ~(OPEN_REGION_PAGE_FLAG);
731
732         if (unboxed)
733             gc_assert(page_table[first_page].allocated == UNBOXED_PAGE_FLAG);
734         else
735             gc_assert(page_table[first_page].allocated == BOXED_PAGE_FLAG);
736         gc_assert(page_table[first_page].gen == gc_alloc_generation);
737         gc_assert(page_table[first_page].large_object == 0);
738
739         byte_cnt = 0;
740
741         /* Calculate the number of bytes used in this page. This is not
742          * always the number of new bytes, unless it was free. */
743         more = 0;
744         if ((bytes_used = (alloc_region->free_pointer - page_address(first_page)))>PAGE_BYTES) {
745             bytes_used = PAGE_BYTES;
746             more = 1;
747         }
748         page_table[first_page].bytes_used = bytes_used;
749         byte_cnt += bytes_used;
750
751
752         /* All the rest of the pages should be free. We need to set their
753          * first_object_offset pointer to the start of the region, and set
754          * the bytes_used. */
755         while (more) {
756             page_table[next_page].allocated &= ~(OPEN_REGION_PAGE_FLAG);
757             if (unboxed)
758                 gc_assert(page_table[next_page].allocated==UNBOXED_PAGE_FLAG);
759             else
760                 gc_assert(page_table[next_page].allocated == BOXED_PAGE_FLAG);
761             gc_assert(page_table[next_page].bytes_used == 0);
762             gc_assert(page_table[next_page].gen == gc_alloc_generation);
763             gc_assert(page_table[next_page].large_object == 0);
764
765             gc_assert(page_table[next_page].first_object_offset ==
766                       alloc_region->start_addr - page_address(next_page));
767
768             /* Calculate the number of bytes used in this page. */
769             more = 0;
770             if ((bytes_used = (alloc_region->free_pointer
771                                - page_address(next_page)))>PAGE_BYTES) {
772                 bytes_used = PAGE_BYTES;
773                 more = 1;
774             }
775             page_table[next_page].bytes_used = bytes_used;
776             byte_cnt += bytes_used;
777
778             next_page++;
779         }
780
781         region_size = alloc_region->free_pointer - alloc_region->start_addr;
782         bytes_allocated += region_size;
783         generations[gc_alloc_generation].bytes_allocated += region_size;
784
785         gc_assert((byte_cnt- orig_first_page_bytes_used) == region_size);
786
787         /* Set the generations alloc restart page to the last page of
788          * the region. */
789         if (unboxed)
790             generations[gc_alloc_generation].alloc_unboxed_start_page =
791                 next_page-1;
792         else
793             generations[gc_alloc_generation].alloc_start_page = next_page-1;
794
795         /* Add the region to the new_areas if requested. */
796         if (!unboxed)
797             add_new_area(first_page,orig_first_page_bytes_used, region_size);
798
799         /*
800         FSHOW((stderr,
801                "/gc_alloc_update_page_tables update %d bytes to gen %d\n",
802                region_size,
803                gc_alloc_generation));
804         */
805     } else {
806         /* There are no bytes allocated. Unallocate the first_page if
807          * there are 0 bytes_used. */
808         page_table[first_page].allocated &= ~(OPEN_REGION_PAGE_FLAG);
809         if (page_table[first_page].bytes_used == 0)
810             page_table[first_page].allocated = FREE_PAGE_FLAG;
811     }
812
813     /* Unallocate any unused pages. */
814     while (next_page <= alloc_region->last_page) {
815         gc_assert(page_table[next_page].bytes_used == 0);
816         page_table[next_page].allocated = FREE_PAGE_FLAG;
817         next_page++;
818     }
819     release_spinlock(&free_pages_lock);
820     /* alloc_region is per-thread, we're ok to do this unlocked */
821     gc_set_region_empty(alloc_region);
822 }
823
824 static inline void *gc_quick_alloc(int nbytes);
825
826 /* Allocate a possibly large object. */
827 void *
828 gc_alloc_large(int nbytes, int unboxed, struct alloc_region *alloc_region)
829 {
830     int first_page;
831     int last_page;
832     int orig_first_page_bytes_used;
833     int byte_cnt;
834     int more;
835     int bytes_used;
836     int next_page;
837
838     get_spinlock(&free_pages_lock,(int) alloc_region);
839
840     if (unboxed) {
841         first_page =
842             generations[gc_alloc_generation].alloc_large_unboxed_start_page;
843     } else {
844         first_page = generations[gc_alloc_generation].alloc_large_start_page;
845     }
846     if (first_page <= alloc_region->last_page) {
847         first_page = alloc_region->last_page+1;
848     }
849
850     last_page=gc_find_freeish_pages(&first_page,nbytes,unboxed);
851
852     gc_assert(first_page > alloc_region->last_page);
853     if (unboxed)
854         generations[gc_alloc_generation].alloc_large_unboxed_start_page =
855             last_page;
856     else
857         generations[gc_alloc_generation].alloc_large_start_page = last_page;
858
859     /* Set up the pages. */
860     orig_first_page_bytes_used = page_table[first_page].bytes_used;
861
862     /* If the first page was free then set up the gen, and
863      * first_object_offset. */
864     if (page_table[first_page].bytes_used == 0) {
865         if (unboxed)
866             page_table[first_page].allocated = UNBOXED_PAGE_FLAG;
867         else
868             page_table[first_page].allocated = BOXED_PAGE_FLAG;
869         page_table[first_page].gen = gc_alloc_generation;
870         page_table[first_page].first_object_offset = 0;
871         page_table[first_page].large_object = 1;
872     }
873
874     if (unboxed)
875         gc_assert(page_table[first_page].allocated == UNBOXED_PAGE_FLAG);
876     else
877         gc_assert(page_table[first_page].allocated == BOXED_PAGE_FLAG);
878     gc_assert(page_table[first_page].gen == gc_alloc_generation);
879     gc_assert(page_table[first_page].large_object == 1);
880
881     byte_cnt = 0;
882
883     /* Calc. the number of bytes used in this page. This is not
884      * always the number of new bytes, unless it was free. */
885     more = 0;
886     if ((bytes_used = nbytes+orig_first_page_bytes_used) > PAGE_BYTES) {
887         bytes_used = PAGE_BYTES;
888         more = 1;
889     }
890     page_table[first_page].bytes_used = bytes_used;
891     byte_cnt += bytes_used;
892
893     next_page = first_page+1;
894
895     /* All the rest of the pages should be free. We need to set their
896      * first_object_offset pointer to the start of the region, and
897      * set the bytes_used. */
898     while (more) {
899         gc_assert(page_table[next_page].allocated == FREE_PAGE_FLAG);
900         gc_assert(page_table[next_page].bytes_used == 0);
901         if (unboxed)
902             page_table[next_page].allocated = UNBOXED_PAGE_FLAG;
903         else
904             page_table[next_page].allocated = BOXED_PAGE_FLAG;
905         page_table[next_page].gen = gc_alloc_generation;
906         page_table[next_page].large_object = 1;
907
908         page_table[next_page].first_object_offset =
909             orig_first_page_bytes_used - PAGE_BYTES*(next_page-first_page);
910
911         /* Calculate the number of bytes used in this page. */
912         more = 0;
913         if ((bytes_used=(nbytes+orig_first_page_bytes_used)-byte_cnt) > PAGE_BYTES) {
914             bytes_used = PAGE_BYTES;
915             more = 1;
916         }
917         page_table[next_page].bytes_used = bytes_used;
918         page_table[next_page].write_protected=0;
919         page_table[next_page].dont_move=0;
920         byte_cnt += bytes_used;
921         next_page++;
922     }
923
924     gc_assert((byte_cnt-orig_first_page_bytes_used) == nbytes);
925
926     bytes_allocated += nbytes;
927     generations[gc_alloc_generation].bytes_allocated += nbytes;
928
929     /* Add the region to the new_areas if requested. */
930     if (!unboxed)
931         add_new_area(first_page,orig_first_page_bytes_used,nbytes);
932
933     /* Bump up last_free_page */
934     if (last_page+1 > last_free_page) {
935         last_free_page = last_page+1;
936         SetSymbolValue(ALLOCATION_POINTER,
937                        (lispobj)(((char *)heap_base) + last_free_page*PAGE_BYTES),0);
938     }
939     release_spinlock(&free_pages_lock);
940
941     return((void *)(page_address(first_page)+orig_first_page_bytes_used));
942 }
943
944 int
945 gc_find_freeish_pages(int *restart_page_ptr, int nbytes, int unboxed)
946 {
947     int first_page;
948     int last_page;
949     int region_size;
950     int restart_page=*restart_page_ptr;
951     int bytes_found;
952     int num_pages;
953     int large_p=(nbytes>=large_object_size);
954     gc_assert(free_pages_lock);
955
956     /* Search for a contiguous free space of at least nbytes. If it's
957      * a large object then align it on a page boundary by searching
958      * for a free page. */
959
960     do {
961         first_page = restart_page;
962         if (large_p)            
963             while ((first_page < NUM_PAGES)
964                    && (page_table[first_page].allocated != FREE_PAGE_FLAG))
965                 first_page++;
966         else
967             while (first_page < NUM_PAGES) {
968                 if(page_table[first_page].allocated == FREE_PAGE_FLAG)
969                     break;
970                 if((page_table[first_page].allocated ==
971                     (unboxed ? UNBOXED_PAGE_FLAG : BOXED_PAGE_FLAG)) &&
972                    (page_table[first_page].large_object == 0) &&
973                    (page_table[first_page].gen == gc_alloc_generation) &&
974                    (page_table[first_page].bytes_used < (PAGE_BYTES-32)) &&
975                    (page_table[first_page].write_protected == 0) &&
976                    (page_table[first_page].dont_move == 0)) {
977                     break;
978                 }
979                 first_page++;
980             }
981         
982         if (first_page >= NUM_PAGES) {
983             fprintf(stderr,
984                     "Argh! gc_find_free_space failed (first_page), nbytes=%d.\n",
985                     nbytes);
986             print_generation_stats(1);
987             lose(NULL);
988         }
989
990         gc_assert(page_table[first_page].write_protected == 0);
991
992         last_page = first_page;
993         bytes_found = PAGE_BYTES - page_table[first_page].bytes_used;
994         num_pages = 1;
995         while (((bytes_found < nbytes) 
996                 || (!large_p && (num_pages < 2)))
997                && (last_page < (NUM_PAGES-1))
998                && (page_table[last_page+1].allocated == FREE_PAGE_FLAG)) {
999             last_page++;
1000             num_pages++;
1001             bytes_found += PAGE_BYTES;
1002             gc_assert(page_table[last_page].write_protected == 0);
1003         }
1004
1005         region_size = (PAGE_BYTES - page_table[first_page].bytes_used)
1006             + PAGE_BYTES*(last_page-first_page);
1007
1008         gc_assert(bytes_found == region_size);
1009         restart_page = last_page + 1;
1010     } while ((restart_page < NUM_PAGES) && (bytes_found < nbytes));
1011
1012     /* Check for a failure */
1013     if ((restart_page >= NUM_PAGES) && (bytes_found < nbytes)) {
1014         fprintf(stderr,
1015                 "Argh! gc_find_freeish_pages failed (restart_page), nbytes=%d.\n",
1016                 nbytes);
1017         print_generation_stats(1);
1018         lose(NULL);
1019     }
1020     *restart_page_ptr=first_page;
1021     return last_page;
1022 }
1023
1024 /* Allocate bytes.  All the rest of the special-purpose allocation
1025  * functions will eventually call this  */
1026
1027 void *
1028 gc_alloc_with_region(int nbytes,int unboxed_p, struct alloc_region *my_region,
1029                      int quick_p)
1030 {
1031     void *new_free_pointer;
1032
1033     if(nbytes>=large_object_size)
1034         return gc_alloc_large(nbytes,unboxed_p,my_region);
1035
1036     /* Check whether there is room in the current alloc region. */
1037     new_free_pointer = my_region->free_pointer + nbytes;
1038
1039     if (new_free_pointer <= my_region->end_addr) {
1040         /* If so then allocate from the current alloc region. */
1041         void *new_obj = my_region->free_pointer;
1042         my_region->free_pointer = new_free_pointer;
1043
1044         /* Unless a `quick' alloc was requested, check whether the
1045            alloc region is almost empty. */
1046         if (!quick_p &&
1047             (my_region->end_addr - my_region->free_pointer) <= 32) {
1048             /* If so, finished with the current region. */
1049             gc_alloc_update_page_tables(unboxed_p, my_region);
1050             /* Set up a new region. */
1051             gc_alloc_new_region(32 /*bytes*/, unboxed_p, my_region);
1052         }
1053
1054         return((void *)new_obj);
1055     }
1056
1057     /* Else not enough free space in the current region: retry with a
1058      * new region. */
1059
1060     gc_alloc_update_page_tables(unboxed_p, my_region);
1061     gc_alloc_new_region(nbytes, unboxed_p, my_region);
1062     return gc_alloc_with_region(nbytes,unboxed_p,my_region,0);
1063 }
1064
1065 /* these are only used during GC: all allocation from the mutator calls
1066  * alloc() -> gc_alloc_with_region() with the appropriate per-thread 
1067  * region */
1068
1069 void *
1070 gc_general_alloc(int nbytes,int unboxed_p,int quick_p)
1071 {
1072     struct alloc_region *my_region = 
1073       unboxed_p ? &unboxed_region : &boxed_region;
1074     return gc_alloc_with_region(nbytes,unboxed_p, my_region,quick_p);
1075 }
1076
1077 static inline void *
1078 gc_quick_alloc(int nbytes)
1079 {
1080     return gc_general_alloc(nbytes,ALLOC_BOXED,ALLOC_QUICK);
1081 }
1082
1083 static inline void *
1084 gc_quick_alloc_large(int nbytes)
1085 {
1086     return gc_general_alloc(nbytes,ALLOC_BOXED,ALLOC_QUICK);
1087 }
1088
1089 static inline void *
1090 gc_alloc_unboxed(int nbytes)
1091 {
1092     return gc_general_alloc(nbytes,ALLOC_UNBOXED,0);
1093 }
1094
1095 static inline void *
1096 gc_quick_alloc_unboxed(int nbytes)
1097 {
1098     return gc_general_alloc(nbytes,ALLOC_UNBOXED,ALLOC_QUICK);
1099 }
1100
1101 static inline void *
1102 gc_quick_alloc_large_unboxed(int nbytes)
1103 {
1104     return gc_general_alloc(nbytes,ALLOC_UNBOXED,ALLOC_QUICK);
1105 }
1106 \f
1107 /*
1108  * scavenging/transporting routines derived from gc.c in CMU CL ca. 18b
1109  */
1110
1111 extern int (*scavtab[256])(lispobj *where, lispobj object);
1112 extern lispobj (*transother[256])(lispobj object);
1113 extern int (*sizetab[256])(lispobj *where);
1114
1115 /* Copy a large boxed object. If the object is in a large object
1116  * region then it is simply promoted, else it is copied. If it's large
1117  * enough then it's copied to a large object region.
1118  *
1119  * Vectors may have shrunk. If the object is not copied the space
1120  * needs to be reclaimed, and the page_tables corrected. */
1121 lispobj
1122 copy_large_object(lispobj object, int nwords)
1123 {
1124     int tag;
1125     lispobj *new;
1126     int first_page;
1127
1128     gc_assert(is_lisp_pointer(object));
1129     gc_assert(from_space_p(object));
1130     gc_assert((nwords & 0x01) == 0);
1131
1132
1133     /* Check whether it's in a large object region. */
1134     first_page = find_page_index((void *)object);
1135     gc_assert(first_page >= 0);
1136
1137     if (page_table[first_page].large_object) {
1138
1139         /* Promote the object. */
1140
1141         int remaining_bytes;
1142         int next_page;
1143         int bytes_freed;
1144         int old_bytes_used;
1145
1146         /* Note: Any page write-protection must be removed, else a
1147          * later scavenge_newspace may incorrectly not scavenge these
1148          * pages. This would not be necessary if they are added to the
1149          * new areas, but let's do it for them all (they'll probably
1150          * be written anyway?). */
1151
1152         gc_assert(page_table[first_page].first_object_offset == 0);
1153
1154         next_page = first_page;
1155         remaining_bytes = nwords*4;
1156         while (remaining_bytes > PAGE_BYTES) {
1157             gc_assert(page_table[next_page].gen == from_space);
1158             gc_assert(page_table[next_page].allocated == BOXED_PAGE_FLAG);
1159             gc_assert(page_table[next_page].large_object);
1160             gc_assert(page_table[next_page].first_object_offset==
1161                       -PAGE_BYTES*(next_page-first_page));
1162             gc_assert(page_table[next_page].bytes_used == PAGE_BYTES);
1163
1164             page_table[next_page].gen = new_space;
1165
1166             /* Remove any write-protection. We should be able to rely
1167              * on the write-protect flag to avoid redundant calls. */
1168             if (page_table[next_page].write_protected) {
1169                 os_protect(page_address(next_page), PAGE_BYTES, OS_VM_PROT_ALL);
1170                 page_table[next_page].write_protected = 0;
1171             }
1172             remaining_bytes -= PAGE_BYTES;
1173             next_page++;
1174         }
1175
1176         /* Now only one page remains, but the object may have shrunk
1177          * so there may be more unused pages which will be freed. */
1178
1179         /* The object may have shrunk but shouldn't have grown. */
1180         gc_assert(page_table[next_page].bytes_used >= remaining_bytes);
1181
1182         page_table[next_page].gen = new_space;
1183         gc_assert(page_table[next_page].allocated == BOXED_PAGE_FLAG);
1184
1185         /* Adjust the bytes_used. */
1186         old_bytes_used = page_table[next_page].bytes_used;
1187         page_table[next_page].bytes_used = remaining_bytes;
1188
1189         bytes_freed = old_bytes_used - remaining_bytes;
1190
1191         /* Free any remaining pages; needs care. */
1192         next_page++;
1193         while ((old_bytes_used == PAGE_BYTES) &&
1194                (page_table[next_page].gen == from_space) &&
1195                (page_table[next_page].allocated == BOXED_PAGE_FLAG) &&
1196                page_table[next_page].large_object &&
1197                (page_table[next_page].first_object_offset ==
1198                 -(next_page - first_page)*PAGE_BYTES)) {
1199             /* Checks out OK, free the page. Don't need to bother zeroing
1200              * pages as this should have been done before shrinking the
1201              * object. These pages shouldn't be write-protected as they
1202              * should be zero filled. */
1203             gc_assert(page_table[next_page].write_protected == 0);
1204
1205             old_bytes_used = page_table[next_page].bytes_used;
1206             page_table[next_page].allocated = FREE_PAGE_FLAG;
1207             page_table[next_page].bytes_used = 0;
1208             bytes_freed += old_bytes_used;
1209             next_page++;
1210         }
1211
1212         generations[from_space].bytes_allocated -= 4*nwords + bytes_freed;
1213         generations[new_space].bytes_allocated += 4*nwords;
1214         bytes_allocated -= bytes_freed;
1215
1216         /* Add the region to the new_areas if requested. */
1217         add_new_area(first_page,0,nwords*4);
1218
1219         return(object);
1220     } else {
1221         /* Get tag of object. */
1222         tag = lowtag_of(object);
1223
1224         /* Allocate space. */
1225         new = gc_quick_alloc_large(nwords*4);
1226
1227         memcpy(new,native_pointer(object),nwords*4);
1228
1229         /* Return Lisp pointer of new object. */
1230         return ((lispobj) new) | tag;
1231     }
1232 }
1233
1234 /* to copy unboxed objects */
1235 lispobj
1236 copy_unboxed_object(lispobj object, int nwords)
1237 {
1238     int tag;
1239     lispobj *new;
1240
1241     gc_assert(is_lisp_pointer(object));
1242     gc_assert(from_space_p(object));
1243     gc_assert((nwords & 0x01) == 0);
1244
1245     /* Get tag of object. */
1246     tag = lowtag_of(object);
1247
1248     /* Allocate space. */
1249     new = gc_quick_alloc_unboxed(nwords*4);
1250
1251     memcpy(new,native_pointer(object),nwords*4);
1252
1253     /* Return Lisp pointer of new object. */
1254     return ((lispobj) new) | tag;
1255 }
1256
1257 /* to copy large unboxed objects
1258  *
1259  * If the object is in a large object region then it is simply
1260  * promoted, else it is copied. If it's large enough then it's copied
1261  * to a large object region.
1262  *
1263  * Bignums and vectors may have shrunk. If the object is not copied
1264  * the space needs to be reclaimed, and the page_tables corrected.
1265  *
1266  * KLUDGE: There's a lot of cut-and-paste duplication between this
1267  * function and copy_large_object(..). -- WHN 20000619 */
1268 lispobj
1269 copy_large_unboxed_object(lispobj object, int nwords)
1270 {
1271     int tag;
1272     lispobj *new;
1273     lispobj *source, *dest;
1274     int first_page;
1275
1276     gc_assert(is_lisp_pointer(object));
1277     gc_assert(from_space_p(object));
1278     gc_assert((nwords & 0x01) == 0);
1279
1280     if ((nwords > 1024*1024) && gencgc_verbose)
1281         FSHOW((stderr, "/copy_large_unboxed_object: %d bytes\n", nwords*4));
1282
1283     /* Check whether it's a large object. */
1284     first_page = find_page_index((void *)object);
1285     gc_assert(first_page >= 0);
1286
1287     if (page_table[first_page].large_object) {
1288         /* Promote the object. Note: Unboxed objects may have been
1289          * allocated to a BOXED region so it may be necessary to
1290          * change the region to UNBOXED. */
1291         int remaining_bytes;
1292         int next_page;
1293         int bytes_freed;
1294         int old_bytes_used;
1295
1296         gc_assert(page_table[first_page].first_object_offset == 0);
1297
1298         next_page = first_page;
1299         remaining_bytes = nwords*4;
1300         while (remaining_bytes > PAGE_BYTES) {
1301             gc_assert(page_table[next_page].gen == from_space);
1302             gc_assert((page_table[next_page].allocated == UNBOXED_PAGE_FLAG)
1303                       || (page_table[next_page].allocated == BOXED_PAGE_FLAG));
1304             gc_assert(page_table[next_page].large_object);
1305             gc_assert(page_table[next_page].first_object_offset==
1306                       -PAGE_BYTES*(next_page-first_page));
1307             gc_assert(page_table[next_page].bytes_used == PAGE_BYTES);
1308
1309             page_table[next_page].gen = new_space;
1310             page_table[next_page].allocated = UNBOXED_PAGE_FLAG;
1311             remaining_bytes -= PAGE_BYTES;
1312             next_page++;
1313         }
1314
1315         /* Now only one page remains, but the object may have shrunk so
1316          * there may be more unused pages which will be freed. */
1317
1318         /* Object may have shrunk but shouldn't have grown - check. */
1319         gc_assert(page_table[next_page].bytes_used >= remaining_bytes);
1320
1321         page_table[next_page].gen = new_space;
1322         page_table[next_page].allocated = UNBOXED_PAGE_FLAG;
1323
1324         /* Adjust the bytes_used. */
1325         old_bytes_used = page_table[next_page].bytes_used;
1326         page_table[next_page].bytes_used = remaining_bytes;
1327
1328         bytes_freed = old_bytes_used - remaining_bytes;
1329
1330         /* Free any remaining pages; needs care. */
1331         next_page++;
1332         while ((old_bytes_used == PAGE_BYTES) &&
1333                (page_table[next_page].gen == from_space) &&
1334                ((page_table[next_page].allocated == UNBOXED_PAGE_FLAG)
1335                 || (page_table[next_page].allocated == BOXED_PAGE_FLAG)) &&
1336                page_table[next_page].large_object &&
1337                (page_table[next_page].first_object_offset ==
1338                 -(next_page - first_page)*PAGE_BYTES)) {
1339             /* Checks out OK, free the page. Don't need to both zeroing
1340              * pages as this should have been done before shrinking the
1341              * object. These pages shouldn't be write-protected, even if
1342              * boxed they should be zero filled. */
1343             gc_assert(page_table[next_page].write_protected == 0);
1344
1345             old_bytes_used = page_table[next_page].bytes_used;
1346             page_table[next_page].allocated = FREE_PAGE_FLAG;
1347             page_table[next_page].bytes_used = 0;
1348             bytes_freed += old_bytes_used;
1349             next_page++;
1350         }
1351
1352         if ((bytes_freed > 0) && gencgc_verbose)
1353             FSHOW((stderr,
1354                    "/copy_large_unboxed bytes_freed=%d\n",
1355                    bytes_freed));
1356
1357         generations[from_space].bytes_allocated -= 4*nwords + bytes_freed;
1358         generations[new_space].bytes_allocated += 4*nwords;
1359         bytes_allocated -= bytes_freed;
1360
1361         return(object);
1362     }
1363     else {
1364         /* Get tag of object. */
1365         tag = lowtag_of(object);
1366
1367         /* Allocate space. */
1368         new = gc_quick_alloc_large_unboxed(nwords*4);
1369
1370         dest = new;
1371         source = (lispobj *) native_pointer(object);
1372
1373         /* Copy the object. */
1374         while (nwords > 0) {
1375             dest[0] = source[0];
1376             dest[1] = source[1];
1377             dest += 2;
1378             source += 2;
1379             nwords -= 2;
1380         }
1381
1382         /* Return Lisp pointer of new object. */
1383         return ((lispobj) new) | tag;
1384     }
1385 }
1386
1387
1388
1389 \f
1390
1391 /*
1392  * code and code-related objects
1393  */
1394 /*
1395 static lispobj trans_fun_header(lispobj object);
1396 static lispobj trans_boxed(lispobj object);
1397 */
1398
1399 /* Scan a x86 compiled code object, looking for possible fixups that
1400  * have been missed after a move.
1401  *
1402  * Two types of fixups are needed:
1403  * 1. Absolute fixups to within the code object.
1404  * 2. Relative fixups to outside the code object.
1405  *
1406  * Currently only absolute fixups to the constant vector, or to the
1407  * code area are checked. */
1408 void
1409 sniff_code_object(struct code *code, unsigned displacement)
1410 {
1411     int nheader_words, ncode_words, nwords;
1412     void *p;
1413     void *constants_start_addr, *constants_end_addr;
1414     void *code_start_addr, *code_end_addr;
1415     int fixup_found = 0;
1416
1417     if (!check_code_fixups)
1418         return;
1419
1420     ncode_words = fixnum_value(code->code_size);
1421     nheader_words = HeaderValue(*(lispobj *)code);
1422     nwords = ncode_words + nheader_words;
1423
1424     constants_start_addr = (void *)code + 5*4;
1425     constants_end_addr = (void *)code + nheader_words*4;
1426     code_start_addr = (void *)code + nheader_words*4;
1427     code_end_addr = (void *)code + nwords*4;
1428
1429     /* Work through the unboxed code. */
1430     for (p = code_start_addr; p < code_end_addr; p++) {
1431         void *data = *(void **)p;
1432         unsigned d1 = *((unsigned char *)p - 1);
1433         unsigned d2 = *((unsigned char *)p - 2);
1434         unsigned d3 = *((unsigned char *)p - 3);
1435         unsigned d4 = *((unsigned char *)p - 4);
1436 #ifdef QSHOW
1437         unsigned d5 = *((unsigned char *)p - 5);
1438         unsigned d6 = *((unsigned char *)p - 6);
1439 #endif
1440
1441         /* Check for code references. */
1442         /* Check for a 32 bit word that looks like an absolute
1443            reference to within the code adea of the code object. */
1444         if ((data >= (code_start_addr-displacement))
1445             && (data < (code_end_addr-displacement))) {
1446             /* function header */
1447             if ((d4 == 0x5e)
1448                 && (((unsigned)p - 4 - 4*HeaderValue(*((unsigned *)p-1))) == (unsigned)code)) {
1449                 /* Skip the function header */
1450                 p += 6*4 - 4 - 1;
1451                 continue;
1452             }
1453             /* the case of PUSH imm32 */
1454             if (d1 == 0x68) {
1455                 fixup_found = 1;
1456                 FSHOW((stderr,
1457                        "/code ref @%x: %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x (%.8x)\n",
1458                        p, d6, d5, d4, d3, d2, d1, data));
1459                 FSHOW((stderr, "/PUSH $0x%.8x\n", data));
1460             }
1461             /* the case of MOV [reg-8],imm32 */
1462             if ((d3 == 0xc7)
1463                 && (d2==0x40 || d2==0x41 || d2==0x42 || d2==0x43
1464                     || d2==0x45 || d2==0x46 || d2==0x47)
1465                 && (d1 == 0xf8)) {
1466                 fixup_found = 1;
1467                 FSHOW((stderr,
1468                        "/code ref @%x: %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x (%.8x)\n",
1469                        p, d6, d5, d4, d3, d2, d1, data));
1470                 FSHOW((stderr, "/MOV [reg-8],$0x%.8x\n", data));
1471             }
1472             /* the case of LEA reg,[disp32] */
1473             if ((d2 == 0x8d) && ((d1 & 0xc7) == 5)) {
1474                 fixup_found = 1;
1475                 FSHOW((stderr,
1476                        "/code ref @%x: %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x (%.8x)\n",
1477                        p, d6, d5, d4, d3, d2, d1, data));
1478                 FSHOW((stderr,"/LEA reg,[$0x%.8x]\n", data));
1479             }
1480         }
1481
1482         /* Check for constant references. */
1483         /* Check for a 32 bit word that looks like an absolute
1484            reference to within the constant vector. Constant references
1485            will be aligned. */
1486         if ((data >= (constants_start_addr-displacement))
1487             && (data < (constants_end_addr-displacement))
1488             && (((unsigned)data & 0x3) == 0)) {
1489             /*  Mov eax,m32 */
1490             if (d1 == 0xa1) {
1491                 fixup_found = 1;
1492                 FSHOW((stderr,
1493                        "/abs const ref @%x: %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x (%.8x)\n",
1494                        p, d6, d5, d4, d3, d2, d1, data));
1495                 FSHOW((stderr,"/MOV eax,0x%.8x\n", data));
1496             }
1497
1498             /*  the case of MOV m32,EAX */
1499             if (d1 == 0xa3) {
1500                 fixup_found = 1;
1501                 FSHOW((stderr,
1502                        "/abs const ref @%x: %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x (%.8x)\n",
1503                        p, d6, d5, d4, d3, d2, d1, data));
1504                 FSHOW((stderr, "/MOV 0x%.8x,eax\n", data));
1505             }
1506
1507             /* the case of CMP m32,imm32 */             
1508             if ((d1 == 0x3d) && (d2 == 0x81)) {
1509                 fixup_found = 1;
1510                 FSHOW((stderr,
1511                        "/abs const ref @%x: %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x (%.8x)\n",
1512                        p, d6, d5, d4, d3, d2, d1, data));
1513                 /* XX Check this */
1514                 FSHOW((stderr, "/CMP 0x%.8x,immed32\n", data));
1515             }
1516
1517             /* Check for a mod=00, r/m=101 byte. */
1518             if ((d1 & 0xc7) == 5) {
1519                 /* Cmp m32,reg */
1520                 if (d2 == 0x39) {
1521                     fixup_found = 1;
1522                     FSHOW((stderr,
1523                            "/abs const ref @%x: %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x (%.8x)\n",
1524                            p, d6, d5, d4, d3, d2, d1, data));
1525                     FSHOW((stderr,"/CMP 0x%.8x,reg\n", data));
1526                 }
1527                 /* the case of CMP reg32,m32 */
1528                 if (d2 == 0x3b) {
1529                     fixup_found = 1;
1530                     FSHOW((stderr,
1531                            "/abs const ref @%x: %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x (%.8x)\n",
1532                            p, d6, d5, d4, d3, d2, d1, data));
1533                     FSHOW((stderr, "/CMP reg32,0x%.8x\n", data));
1534                 }
1535                 /* the case of MOV m32,reg32 */
1536                 if (d2 == 0x89) {
1537                     fixup_found = 1;
1538                     FSHOW((stderr,
1539                            "/abs const ref @%x: %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x (%.8x)\n",
1540                            p, d6, d5, d4, d3, d2, d1, data));
1541                     FSHOW((stderr, "/MOV 0x%.8x,reg32\n", data));
1542                 }
1543                 /* the case of MOV reg32,m32 */
1544                 if (d2 == 0x8b) {
1545                     fixup_found = 1;
1546                     FSHOW((stderr,
1547                            "/abs const ref @%x: %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x (%.8x)\n",
1548                            p, d6, d5, d4, d3, d2, d1, data));
1549                     FSHOW((stderr, "/MOV reg32,0x%.8x\n", data));
1550                 }
1551                 /* the case of LEA reg32,m32 */
1552                 if (d2 == 0x8d) {
1553                     fixup_found = 1;
1554                     FSHOW((stderr,
1555                            "abs const ref @%x: %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x %.2x (%.8x)\n",
1556                            p, d6, d5, d4, d3, d2, d1, data));
1557                     FSHOW((stderr, "/LEA reg32,0x%.8x\n", data));
1558                 }
1559             }
1560         }
1561     }
1562
1563     /* If anything was found, print some information on the code
1564      * object. */
1565     if (fixup_found) {
1566         FSHOW((stderr,
1567                "/compiled code object at %x: header words = %d, code words = %d\n",
1568                code, nheader_words, ncode_words));
1569         FSHOW((stderr,
1570                "/const start = %x, end = %x\n",
1571                constants_start_addr, constants_end_addr));
1572         FSHOW((stderr,
1573                "/code start = %x, end = %x\n",
1574                code_start_addr, code_end_addr));
1575     }
1576 }
1577
1578 void
1579 gencgc_apply_code_fixups(struct code *old_code, struct code *new_code)
1580 {
1581     int nheader_words, ncode_words, nwords;
1582     void *constants_start_addr, *constants_end_addr;
1583     void *code_start_addr, *code_end_addr;
1584     lispobj fixups = NIL;
1585     unsigned displacement = (unsigned)new_code - (unsigned)old_code;
1586     struct vector *fixups_vector;
1587
1588     ncode_words = fixnum_value(new_code->code_size);
1589     nheader_words = HeaderValue(*(lispobj *)new_code);
1590     nwords = ncode_words + nheader_words;
1591     /* FSHOW((stderr,
1592              "/compiled code object at %x: header words = %d, code words = %d\n",
1593              new_code, nheader_words, ncode_words)); */
1594     constants_start_addr = (void *)new_code + 5*4;
1595     constants_end_addr = (void *)new_code + nheader_words*4;
1596     code_start_addr = (void *)new_code + nheader_words*4;
1597     code_end_addr = (void *)new_code + nwords*4;
1598     /*
1599     FSHOW((stderr,
1600            "/const start = %x, end = %x\n",
1601            constants_start_addr,constants_end_addr));
1602     FSHOW((stderr,
1603            "/code start = %x; end = %x\n",
1604            code_start_addr,code_end_addr));
1605     */
1606
1607     /* The first constant should be a pointer to the fixups for this
1608        code objects. Check. */
1609     fixups = new_code->constants[0];
1610
1611     /* It will be 0 or the unbound-marker if there are no fixups (as
1612      * will be the case if the code object has been purified, for
1613      * example) and will be an other pointer if it is valid. */
1614     if ((fixups == 0) || (fixups == UNBOUND_MARKER_WIDETAG) ||
1615         !is_lisp_pointer(fixups)) {
1616         /* Check for possible errors. */
1617         if (check_code_fixups)
1618             sniff_code_object(new_code, displacement);
1619
1620         return;
1621     }
1622
1623     fixups_vector = (struct vector *)native_pointer(fixups);
1624
1625     /* Could be pointing to a forwarding pointer. */
1626     /* FIXME is this always in from_space?  if so, could replace this code with
1627      * forwarding_pointer_p/forwarding_pointer_value */
1628     if (is_lisp_pointer(fixups) &&
1629         (find_page_index((void*)fixups_vector) != -1) &&
1630         (fixups_vector->header == 0x01)) {
1631         /* If so, then follow it. */
1632         /*SHOW("following pointer to a forwarding pointer");*/
1633         fixups_vector = (struct vector *)native_pointer((lispobj)fixups_vector->length);
1634     }
1635
1636     /*SHOW("got fixups");*/
1637
1638     if (widetag_of(fixups_vector->header) ==
1639         SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_32_WIDETAG) {
1640         /* Got the fixups for the code block. Now work through the vector,
1641            and apply a fixup at each address. */
1642         int length = fixnum_value(fixups_vector->length);
1643         int i;
1644         for (i = 0; i < length; i++) {
1645             unsigned offset = fixups_vector->data[i];
1646             /* Now check the current value of offset. */
1647             unsigned old_value =
1648                 *(unsigned *)((unsigned)code_start_addr + offset);
1649
1650             /* If it's within the old_code object then it must be an
1651              * absolute fixup (relative ones are not saved) */
1652             if ((old_value >= (unsigned)old_code)
1653                 && (old_value < ((unsigned)old_code + nwords*4)))
1654                 /* So add the dispacement. */
1655                 *(unsigned *)((unsigned)code_start_addr + offset) =
1656                     old_value + displacement;
1657             else
1658                 /* It is outside the old code object so it must be a
1659                  * relative fixup (absolute fixups are not saved). So
1660                  * subtract the displacement. */
1661                 *(unsigned *)((unsigned)code_start_addr + offset) =
1662                     old_value - displacement;
1663         }
1664     }
1665
1666     /* Check for possible errors. */
1667     if (check_code_fixups) {
1668         sniff_code_object(new_code,displacement);
1669     }
1670 }
1671
1672
1673 static lispobj
1674 trans_boxed_large(lispobj object)
1675 {
1676     lispobj header;
1677     unsigned long length;
1678
1679     gc_assert(is_lisp_pointer(object));
1680
1681     header = *((lispobj *) native_pointer(object));
1682     length = HeaderValue(header) + 1;
1683     length = CEILING(length, 2);
1684
1685     return copy_large_object(object, length);
1686 }
1687
1688
1689 static lispobj
1690 trans_unboxed_large(lispobj object)
1691 {
1692     lispobj header;
1693     unsigned long length;
1694
1695
1696     gc_assert(is_lisp_pointer(object));
1697
1698     header = *((lispobj *) native_pointer(object));
1699     length = HeaderValue(header) + 1;
1700     length = CEILING(length, 2);
1701
1702     return copy_large_unboxed_object(object, length);
1703 }
1704
1705 \f
1706 /*
1707  * vector-like objects
1708  */
1709
1710
1711 /* FIXME: What does this mean? */
1712 int gencgc_hash = 1;
1713
1714 static int
1715 scav_vector(lispobj *where, lispobj object)
1716 {
1717     unsigned int kv_length;
1718     lispobj *kv_vector;
1719     unsigned int length = 0; /* (0 = dummy to stop GCC warning) */
1720     lispobj *hash_table;
1721     lispobj empty_symbol;
1722     unsigned int *index_vector = NULL; /* (NULL = dummy to stop GCC warning) */
1723     unsigned int *next_vector = NULL; /* (NULL = dummy to stop GCC warning) */
1724     unsigned int *hash_vector = NULL; /* (NULL = dummy to stop GCC warning) */
1725     lispobj weak_p_obj;
1726     unsigned next_vector_length = 0;
1727
1728     /* FIXME: A comment explaining this would be nice. It looks as
1729      * though SB-VM:VECTOR-VALID-HASHING-SUBTYPE is set for EQ-based
1730      * hash tables in the Lisp HASH-TABLE code, and nowhere else. */
1731     if (HeaderValue(object) != subtype_VectorValidHashing)
1732         return 1;
1733
1734     if (!gencgc_hash) {
1735         /* This is set for backward compatibility. FIXME: Do we need
1736          * this any more? */
1737         *where =
1738             (subtype_VectorMustRehash<<N_WIDETAG_BITS) | SIMPLE_VECTOR_WIDETAG;
1739         return 1;
1740     }
1741
1742     kv_length = fixnum_value(where[1]);
1743     kv_vector = where + 2;  /* Skip the header and length. */
1744     /*FSHOW((stderr,"/kv_length = %d\n", kv_length));*/
1745
1746     /* Scavenge element 0, which may be a hash-table structure. */
1747     scavenge(where+2, 1);
1748     if (!is_lisp_pointer(where[2])) {
1749         lose("no pointer at %x in hash table", where[2]);
1750     }
1751     hash_table = (lispobj *)native_pointer(where[2]);
1752     /*FSHOW((stderr,"/hash_table = %x\n", hash_table));*/
1753     if (widetag_of(hash_table[0]) != INSTANCE_HEADER_WIDETAG) {
1754         lose("hash table not instance (%x at %x)", hash_table[0], hash_table);
1755     }
1756
1757     /* Scavenge element 1, which should be some internal symbol that
1758      * the hash table code reserves for marking empty slots. */
1759     scavenge(where+3, 1);
1760     if (!is_lisp_pointer(where[3])) {
1761         lose("not empty-hash-table-slot symbol pointer: %x", where[3]);
1762     }
1763     empty_symbol = where[3];
1764     /* fprintf(stderr,"* empty_symbol = %x\n", empty_symbol);*/
1765     if (widetag_of(*(lispobj *)native_pointer(empty_symbol)) !=
1766         SYMBOL_HEADER_WIDETAG) {
1767         lose("not a symbol where empty-hash-table-slot symbol expected: %x",
1768              *(lispobj *)native_pointer(empty_symbol));
1769     }
1770
1771     /* Scavenge hash table, which will fix the positions of the other
1772      * needed objects. */
1773     scavenge(hash_table, 16);
1774
1775     /* Cross-check the kv_vector. */
1776     if (where != (lispobj *)native_pointer(hash_table[9])) {
1777         lose("hash_table table!=this table %x", hash_table[9]);
1778     }
1779
1780     /* WEAK-P */
1781     weak_p_obj = hash_table[10];
1782
1783     /* index vector */
1784     {
1785         lispobj index_vector_obj = hash_table[13];
1786
1787         if (is_lisp_pointer(index_vector_obj) &&
1788             (widetag_of(*(lispobj *)native_pointer(index_vector_obj)) ==
1789              SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_32_WIDETAG)) {
1790             index_vector = ((unsigned int *)native_pointer(index_vector_obj)) + 2;
1791             /*FSHOW((stderr, "/index_vector = %x\n",index_vector));*/
1792             length = fixnum_value(((unsigned int *)native_pointer(index_vector_obj))[1]);
1793             /*FSHOW((stderr, "/length = %d\n", length));*/
1794         } else {
1795             lose("invalid index_vector %x", index_vector_obj);
1796         }
1797     }
1798
1799     /* next vector */
1800     {
1801         lispobj next_vector_obj = hash_table[14];
1802
1803         if (is_lisp_pointer(next_vector_obj) &&
1804             (widetag_of(*(lispobj *)native_pointer(next_vector_obj)) ==
1805              SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_32_WIDETAG)) {
1806             next_vector = ((unsigned int *)native_pointer(next_vector_obj)) + 2;
1807             /*FSHOW((stderr, "/next_vector = %x\n", next_vector));*/
1808             next_vector_length = fixnum_value(((unsigned int *)native_pointer(next_vector_obj))[1]);
1809             /*FSHOW((stderr, "/next_vector_length = %d\n", next_vector_length));*/
1810         } else {
1811             lose("invalid next_vector %x", next_vector_obj);
1812         }
1813     }
1814
1815     /* maybe hash vector */
1816     {
1817         /* FIXME: This bare "15" offset should become a symbolic
1818          * expression of some sort. And all the other bare offsets
1819          * too. And the bare "16" in scavenge(hash_table, 16). And
1820          * probably other stuff too. Ugh.. */
1821         lispobj hash_vector_obj = hash_table[15];
1822
1823         if (is_lisp_pointer(hash_vector_obj) &&
1824             (widetag_of(*(lispobj *)native_pointer(hash_vector_obj))
1825              == SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_32_WIDETAG)) {
1826             hash_vector = ((unsigned int *)native_pointer(hash_vector_obj)) + 2;
1827             /*FSHOW((stderr, "/hash_vector = %x\n", hash_vector));*/
1828             gc_assert(fixnum_value(((unsigned int *)native_pointer(hash_vector_obj))[1])
1829                       == next_vector_length);
1830         } else {
1831             hash_vector = NULL;
1832             /*FSHOW((stderr, "/no hash_vector: %x\n", hash_vector_obj));*/
1833         }
1834     }
1835
1836     /* These lengths could be different as the index_vector can be a
1837      * different length from the others, a larger index_vector could help
1838      * reduce collisions. */
1839     gc_assert(next_vector_length*2 == kv_length);
1840
1841     /* now all set up.. */
1842
1843     /* Work through the KV vector. */
1844     {
1845         int i;
1846         for (i = 1; i < next_vector_length; i++) {
1847             lispobj old_key = kv_vector[2*i];
1848             unsigned int  old_index = (old_key & 0x1fffffff)%length;
1849
1850             /* Scavenge the key and value. */
1851             scavenge(&kv_vector[2*i],2);
1852
1853             /* Check whether the key has moved and is EQ based. */
1854             {
1855                 lispobj new_key = kv_vector[2*i];
1856                 unsigned int new_index = (new_key & 0x1fffffff)%length;
1857
1858                 if ((old_index != new_index) &&
1859                     ((!hash_vector) || (hash_vector[i] == 0x80000000)) &&
1860                     ((new_key != empty_symbol) ||
1861                      (kv_vector[2*i] != empty_symbol))) {
1862
1863                     /*FSHOW((stderr,
1864                            "* EQ key %d moved from %x to %x; index %d to %d\n",
1865                            i, old_key, new_key, old_index, new_index));*/
1866
1867                     if (index_vector[old_index] != 0) {
1868                         /*FSHOW((stderr, "/P1 %d\n", index_vector[old_index]));*/
1869
1870                         /* Unlink the key from the old_index chain. */
1871                         if (index_vector[old_index] == i) {
1872                             /*FSHOW((stderr, "/P2a %d\n", next_vector[i]));*/
1873                             index_vector[old_index] = next_vector[i];
1874                             /* Link it into the needing rehash chain. */
1875                             next_vector[i] = fixnum_value(hash_table[11]);
1876                             hash_table[11] = make_fixnum(i);
1877                             /*SHOW("P2");*/
1878                         } else {
1879                             unsigned prior = index_vector[old_index];
1880                             unsigned next = next_vector[prior];
1881
1882                             /*FSHOW((stderr, "/P3a %d %d\n", prior, next));*/
1883
1884                             while (next != 0) {
1885                                 /*FSHOW((stderr, "/P3b %d %d\n", prior, next));*/
1886                                 if (next == i) {
1887                                     /* Unlink it. */
1888                                     next_vector[prior] = next_vector[next];
1889                                     /* Link it into the needing rehash
1890                                      * chain. */
1891                                     next_vector[next] =
1892                                         fixnum_value(hash_table[11]);
1893                                     hash_table[11] = make_fixnum(next);
1894                                     /*SHOW("/P3");*/
1895                                     break;
1896                                 }
1897                                 prior = next;
1898                                 next = next_vector[next];
1899                             }
1900                         }
1901                     }
1902                 }
1903             }
1904         }
1905     }
1906     return (CEILING(kv_length + 2, 2));
1907 }
1908
1909
1910 \f
1911 /*
1912  * weak pointers
1913  */
1914
1915 /* XX This is a hack adapted from cgc.c. These don't work too
1916  * efficiently with the gencgc as a list of the weak pointers is
1917  * maintained within the objects which causes writes to the pages. A
1918  * limited attempt is made to avoid unnecessary writes, but this needs
1919  * a re-think. */
1920 #define WEAK_POINTER_NWORDS \
1921     CEILING((sizeof(struct weak_pointer) / sizeof(lispobj)), 2)
1922
1923 static int
1924 scav_weak_pointer(lispobj *where, lispobj object)
1925 {
1926     struct weak_pointer *wp = weak_pointers;
1927     /* Push the weak pointer onto the list of weak pointers.
1928      * Do I have to watch for duplicates? Originally this was
1929      * part of trans_weak_pointer but that didn't work in the
1930      * case where the WP was in a promoted region.
1931      */
1932
1933     /* Check whether it's already in the list. */
1934     while (wp != NULL) {
1935         if (wp == (struct weak_pointer*)where) {
1936             break;
1937         }
1938         wp = wp->next;
1939     }
1940     if (wp == NULL) {
1941         /* Add it to the start of the list. */
1942         wp = (struct weak_pointer*)where;
1943         if (wp->next != weak_pointers) {
1944             wp->next = weak_pointers;
1945         } else {
1946             /*SHOW("avoided write to weak pointer");*/
1947         }
1948         weak_pointers = wp;
1949     }
1950
1951     /* Do not let GC scavenge the value slot of the weak pointer.
1952      * (That is why it is a weak pointer.) */
1953
1954     return WEAK_POINTER_NWORDS;
1955 }
1956
1957 \f
1958 lispobj *
1959 search_read_only_space(void *pointer)
1960 {
1961     lispobj *start = (lispobj *) READ_ONLY_SPACE_START;
1962     lispobj *end = (lispobj *) SymbolValue(READ_ONLY_SPACE_FREE_POINTER,0);
1963     if ((pointer < (void *)start) || (pointer >= (void *)end))
1964         return NULL;
1965     return (search_space(start, 
1966                          (((lispobj *)pointer)+2)-start, 
1967                          (lispobj *) pointer));
1968 }
1969
1970 lispobj *
1971 search_static_space(void *pointer)
1972 {
1973     lispobj *start = (lispobj *)STATIC_SPACE_START;
1974     lispobj *end = (lispobj *)SymbolValue(STATIC_SPACE_FREE_POINTER,0);
1975     if ((pointer < (void *)start) || (pointer >= (void *)end))
1976         return NULL;
1977     return (search_space(start, 
1978                          (((lispobj *)pointer)+2)-start, 
1979                          (lispobj *) pointer));
1980 }
1981
1982 /* a faster version for searching the dynamic space. This will work even
1983  * if the object is in a current allocation region. */
1984 lispobj *
1985 search_dynamic_space(void *pointer)
1986 {
1987     int page_index = find_page_index(pointer);
1988     lispobj *start;
1989
1990     /* The address may be invalid, so do some checks. */
1991     if ((page_index == -1) ||
1992         (page_table[page_index].allocated == FREE_PAGE_FLAG))
1993         return NULL;
1994     start = (lispobj *)((void *)page_address(page_index)
1995                         + page_table[page_index].first_object_offset);
1996     return (search_space(start, 
1997                          (((lispobj *)pointer)+2)-start, 
1998                          (lispobj *)pointer));
1999 }
2000
2001 /* Is there any possibility that pointer is a valid Lisp object
2002  * reference, and/or something else (e.g. subroutine call return
2003  * address) which should prevent us from moving the referred-to thing?
2004  * This is called from preserve_pointers() */
2005 static int
2006 possibly_valid_dynamic_space_pointer(lispobj *pointer)
2007 {
2008     lispobj *start_addr;
2009
2010     /* Find the object start address. */
2011     if ((start_addr = search_dynamic_space(pointer)) == NULL) {
2012         return 0;
2013     }
2014
2015     /* We need to allow raw pointers into Code objects for return
2016      * addresses. This will also pick up pointers to functions in code
2017      * objects. */
2018     if (widetag_of(*start_addr) == CODE_HEADER_WIDETAG) {
2019         /* XXX could do some further checks here */
2020         return 1;
2021     }
2022
2023     /* If it's not a return address then it needs to be a valid Lisp
2024      * pointer. */
2025     if (!is_lisp_pointer((lispobj)pointer)) {
2026         return 0;
2027     }
2028
2029     /* Check that the object pointed to is consistent with the pointer
2030      * low tag.
2031      */
2032     switch (lowtag_of((lispobj)pointer)) {
2033     case FUN_POINTER_LOWTAG:
2034         /* Start_addr should be the enclosing code object, or a closure
2035          * header. */
2036         switch (widetag_of(*start_addr)) {
2037         case CODE_HEADER_WIDETAG:
2038             /* This case is probably caught above. */
2039             break;
2040         case CLOSURE_HEADER_WIDETAG:
2041         case FUNCALLABLE_INSTANCE_HEADER_WIDETAG:
2042             if ((unsigned)pointer !=
2043                 ((unsigned)start_addr+FUN_POINTER_LOWTAG)) {
2044                 if (gencgc_verbose)
2045                     FSHOW((stderr,
2046                            "/Wf2: %x %x %x\n",
2047                            pointer, start_addr, *start_addr));
2048                 return 0;
2049             }
2050             break;
2051         default:
2052             if (gencgc_verbose)
2053                 FSHOW((stderr,
2054                        "/Wf3: %x %x %x\n",
2055                        pointer, start_addr, *start_addr));
2056             return 0;
2057         }
2058         break;
2059     case LIST_POINTER_LOWTAG:
2060         if ((unsigned)pointer !=
2061             ((unsigned)start_addr+LIST_POINTER_LOWTAG)) {
2062             if (gencgc_verbose)
2063                 FSHOW((stderr,
2064                        "/Wl1: %x %x %x\n",
2065                        pointer, start_addr, *start_addr));
2066             return 0;
2067         }
2068         /* Is it plausible cons? */
2069         if ((is_lisp_pointer(start_addr[0])
2070             || ((start_addr[0] & 3) == 0) /* fixnum */
2071             || (widetag_of(start_addr[0]) == BASE_CHAR_WIDETAG)
2072             || (widetag_of(start_addr[0]) == UNBOUND_MARKER_WIDETAG))
2073            && (is_lisp_pointer(start_addr[1])
2074                || ((start_addr[1] & 3) == 0) /* fixnum */
2075                || (widetag_of(start_addr[1]) == BASE_CHAR_WIDETAG)
2076                || (widetag_of(start_addr[1]) == UNBOUND_MARKER_WIDETAG)))
2077             break;
2078         else {
2079             if (gencgc_verbose)
2080                 FSHOW((stderr,
2081                        "/Wl2: %x %x %x\n",
2082                        pointer, start_addr, *start_addr));
2083             return 0;
2084         }
2085     case INSTANCE_POINTER_LOWTAG:
2086         if ((unsigned)pointer !=
2087             ((unsigned)start_addr+INSTANCE_POINTER_LOWTAG)) {
2088             if (gencgc_verbose)
2089                 FSHOW((stderr,
2090                        "/Wi1: %x %x %x\n",
2091                        pointer, start_addr, *start_addr));
2092             return 0;
2093         }
2094         if (widetag_of(start_addr[0]) != INSTANCE_HEADER_WIDETAG) {
2095             if (gencgc_verbose)
2096                 FSHOW((stderr,
2097                        "/Wi2: %x %x %x\n",
2098                        pointer, start_addr, *start_addr));
2099             return 0;
2100         }
2101         break;
2102     case OTHER_POINTER_LOWTAG:
2103         if ((unsigned)pointer !=
2104             ((int)start_addr+OTHER_POINTER_LOWTAG)) {
2105             if (gencgc_verbose)
2106                 FSHOW((stderr,
2107                        "/Wo1: %x %x %x\n",
2108                        pointer, start_addr, *start_addr));
2109             return 0;
2110         }
2111         /* Is it plausible?  Not a cons. XXX should check the headers. */
2112         if (is_lisp_pointer(start_addr[0]) || ((start_addr[0] & 3) == 0)) {
2113             if (gencgc_verbose)
2114                 FSHOW((stderr,
2115                        "/Wo2: %x %x %x\n",
2116                        pointer, start_addr, *start_addr));
2117             return 0;
2118         }
2119         switch (widetag_of(start_addr[0])) {
2120         case UNBOUND_MARKER_WIDETAG:
2121         case BASE_CHAR_WIDETAG:
2122             if (gencgc_verbose)
2123                 FSHOW((stderr,
2124                        "*Wo3: %x %x %x\n",
2125                        pointer, start_addr, *start_addr));
2126             return 0;
2127
2128             /* only pointed to by function pointers? */
2129         case CLOSURE_HEADER_WIDETAG:
2130         case FUNCALLABLE_INSTANCE_HEADER_WIDETAG:
2131             if (gencgc_verbose)
2132                 FSHOW((stderr,
2133                        "*Wo4: %x %x %x\n",
2134                        pointer, start_addr, *start_addr));
2135             return 0;
2136
2137         case INSTANCE_HEADER_WIDETAG:
2138             if (gencgc_verbose)
2139                 FSHOW((stderr,
2140                        "*Wo5: %x %x %x\n",
2141                        pointer, start_addr, *start_addr));
2142             return 0;
2143
2144             /* the valid other immediate pointer objects */
2145         case SIMPLE_VECTOR_WIDETAG:
2146         case RATIO_WIDETAG:
2147         case COMPLEX_WIDETAG:
2148 #ifdef COMPLEX_SINGLE_FLOAT_WIDETAG
2149         case COMPLEX_SINGLE_FLOAT_WIDETAG:
2150 #endif
2151 #ifdef COMPLEX_DOUBLE_FLOAT_WIDETAG
2152         case COMPLEX_DOUBLE_FLOAT_WIDETAG:
2153 #endif
2154 #ifdef COMPLEX_LONG_FLOAT_WIDETAG
2155         case COMPLEX_LONG_FLOAT_WIDETAG:
2156 #endif
2157         case SIMPLE_ARRAY_WIDETAG:
2158         case COMPLEX_BASE_STRING_WIDETAG:
2159         case COMPLEX_VECTOR_NIL_WIDETAG:
2160         case COMPLEX_BIT_VECTOR_WIDETAG:
2161         case COMPLEX_VECTOR_WIDETAG:
2162         case COMPLEX_ARRAY_WIDETAG:
2163         case VALUE_CELL_HEADER_WIDETAG:
2164         case SYMBOL_HEADER_WIDETAG:
2165         case FDEFN_WIDETAG:
2166         case CODE_HEADER_WIDETAG:
2167         case BIGNUM_WIDETAG:
2168         case SINGLE_FLOAT_WIDETAG:
2169         case DOUBLE_FLOAT_WIDETAG:
2170 #ifdef LONG_FLOAT_WIDETAG
2171         case LONG_FLOAT_WIDETAG:
2172 #endif
2173         case SIMPLE_BASE_STRING_WIDETAG:
2174         case SIMPLE_BIT_VECTOR_WIDETAG:
2175         case SIMPLE_ARRAY_NIL_WIDETAG:
2176         case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_2_WIDETAG:
2177         case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_4_WIDETAG:
2178         case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_7_WIDETAG:
2179         case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_8_WIDETAG:
2180         case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_15_WIDETAG:
2181         case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_16_WIDETAG:
2182         case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_29_WIDETAG:
2183         case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_31_WIDETAG:
2184         case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_32_WIDETAG:
2185 #ifdef SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_8_WIDETAG
2186         case SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_8_WIDETAG:
2187 #endif
2188 #ifdef SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_16_WIDETAG
2189         case SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_16_WIDETAG:
2190 #endif
2191 #ifdef SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_30_WIDETAG
2192         case SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_30_WIDETAG:
2193 #endif
2194 #ifdef SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_32_WIDETAG
2195         case SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_32_WIDETAG:
2196 #endif
2197         case SIMPLE_ARRAY_SINGLE_FLOAT_WIDETAG:
2198         case SIMPLE_ARRAY_DOUBLE_FLOAT_WIDETAG:
2199 #ifdef SIMPLE_ARRAY_LONG_FLOAT_WIDETAG
2200         case SIMPLE_ARRAY_LONG_FLOAT_WIDETAG:
2201 #endif
2202 #ifdef SIMPLE_ARRAY_COMPLEX_SINGLE_FLOAT_WIDETAG
2203         case SIMPLE_ARRAY_COMPLEX_SINGLE_FLOAT_WIDETAG:
2204 #endif
2205 #ifdef SIMPLE_ARRAY_COMPLEX_DOUBLE_FLOAT_WIDETAG
2206         case SIMPLE_ARRAY_COMPLEX_DOUBLE_FLOAT_WIDETAG:
2207 #endif
2208 #ifdef SIMPLE_ARRAY_COMPLEX_LONG_FLOAT_WIDETAG
2209         case SIMPLE_ARRAY_COMPLEX_LONG_FLOAT_WIDETAG:
2210 #endif
2211         case SAP_WIDETAG:
2212         case WEAK_POINTER_WIDETAG:
2213             break;
2214
2215         default:
2216             if (gencgc_verbose)
2217                 FSHOW((stderr,
2218                        "/Wo6: %x %x %x\n",
2219                        pointer, start_addr, *start_addr));
2220             return 0;
2221         }
2222         break;
2223     default:
2224         if (gencgc_verbose)
2225             FSHOW((stderr,
2226                    "*W?: %x %x %x\n",
2227                    pointer, start_addr, *start_addr));
2228         return 0;
2229     }
2230
2231     /* looks good */
2232     return 1;
2233 }
2234
2235 /* Adjust large bignum and vector objects. This will adjust the
2236  * allocated region if the size has shrunk, and move unboxed objects
2237  * into unboxed pages. The pages are not promoted here, and the
2238  * promoted region is not added to the new_regions; this is really
2239  * only designed to be called from preserve_pointer(). Shouldn't fail
2240  * if this is missed, just may delay the moving of objects to unboxed
2241  * pages, and the freeing of pages. */
2242 static void
2243 maybe_adjust_large_object(lispobj *where)
2244 {
2245     int first_page;
2246     int nwords;
2247
2248     int remaining_bytes;
2249     int next_page;
2250     int bytes_freed;
2251     int old_bytes_used;
2252
2253     int boxed;
2254
2255     /* Check whether it's a vector or bignum object. */
2256     switch (widetag_of(where[0])) {
2257     case SIMPLE_VECTOR_WIDETAG:
2258         boxed = BOXED_PAGE_FLAG;
2259         break;
2260     case BIGNUM_WIDETAG:
2261     case SIMPLE_BASE_STRING_WIDETAG:
2262     case SIMPLE_BIT_VECTOR_WIDETAG:
2263     case SIMPLE_ARRAY_NIL_WIDETAG:
2264     case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_2_WIDETAG:
2265     case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_4_WIDETAG:
2266     case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_7_WIDETAG:
2267     case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_8_WIDETAG:
2268     case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_15_WIDETAG:
2269     case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_16_WIDETAG:
2270     case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_29_WIDETAG:
2271     case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_31_WIDETAG:
2272     case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_32_WIDETAG:
2273 #ifdef SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_8_WIDETAG
2274     case SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_8_WIDETAG:
2275 #endif
2276 #ifdef SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_16_WIDETAG
2277     case SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_16_WIDETAG:
2278 #endif
2279 #ifdef SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_30_WIDETAG
2280     case SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_30_WIDETAG:
2281 #endif
2282 #ifdef SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_32_WIDETAG
2283     case SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_32_WIDETAG:
2284 #endif
2285     case SIMPLE_ARRAY_SINGLE_FLOAT_WIDETAG:
2286     case SIMPLE_ARRAY_DOUBLE_FLOAT_WIDETAG:
2287 #ifdef SIMPLE_ARRAY_LONG_FLOAT_WIDETAG
2288     case SIMPLE_ARRAY_LONG_FLOAT_WIDETAG:
2289 #endif
2290 #ifdef SIMPLE_ARRAY_COMPLEX_SINGLE_FLOAT_WIDETAG
2291     case SIMPLE_ARRAY_COMPLEX_SINGLE_FLOAT_WIDETAG:
2292 #endif
2293 #ifdef SIMPLE_ARRAY_COMPLEX_DOUBLE_FLOAT_WIDETAG
2294     case SIMPLE_ARRAY_COMPLEX_DOUBLE_FLOAT_WIDETAG:
2295 #endif
2296 #ifdef SIMPLE_ARRAY_COMPLEX_LONG_FLOAT_WIDETAG
2297     case SIMPLE_ARRAY_COMPLEX_LONG_FLOAT_WIDETAG:
2298 #endif
2299         boxed = UNBOXED_PAGE_FLAG;
2300         break;
2301     default:
2302         return;
2303     }
2304
2305     /* Find its current size. */
2306     nwords = (sizetab[widetag_of(where[0])])(where);
2307
2308     first_page = find_page_index((void *)where);
2309     gc_assert(first_page >= 0);
2310
2311     /* Note: Any page write-protection must be removed, else a later
2312      * scavenge_newspace may incorrectly not scavenge these pages.
2313      * This would not be necessary if they are added to the new areas,
2314      * but lets do it for them all (they'll probably be written
2315      * anyway?). */
2316
2317     gc_assert(page_table[first_page].first_object_offset == 0);
2318
2319     next_page = first_page;
2320     remaining_bytes = nwords*4;
2321     while (remaining_bytes > PAGE_BYTES) {
2322         gc_assert(page_table[next_page].gen == from_space);
2323         gc_assert((page_table[next_page].allocated == BOXED_PAGE_FLAG)
2324                   || (page_table[next_page].allocated == UNBOXED_PAGE_FLAG));
2325         gc_assert(page_table[next_page].large_object);
2326         gc_assert(page_table[next_page].first_object_offset ==
2327                   -PAGE_BYTES*(next_page-first_page));
2328         gc_assert(page_table[next_page].bytes_used == PAGE_BYTES);
2329
2330         page_table[next_page].allocated = boxed;
2331
2332         /* Shouldn't be write-protected at this stage. Essential that the
2333          * pages aren't. */
2334         gc_assert(!page_table[next_page].write_protected);
2335         remaining_bytes -= PAGE_BYTES;
2336         next_page++;
2337     }
2338
2339     /* Now only one page remains, but the object may have shrunk so
2340      * there may be more unused pages which will be freed. */
2341
2342     /* Object may have shrunk but shouldn't have grown - check. */
2343     gc_assert(page_table[next_page].bytes_used >= remaining_bytes);
2344
2345     page_table[next_page].allocated = boxed;
2346     gc_assert(page_table[next_page].allocated ==
2347               page_table[first_page].allocated);
2348
2349     /* Adjust the bytes_used. */
2350     old_bytes_used = page_table[next_page].bytes_used;
2351     page_table[next_page].bytes_used = remaining_bytes;
2352
2353     bytes_freed = old_bytes_used - remaining_bytes;
2354
2355     /* Free any remaining pages; needs care. */
2356     next_page++;
2357     while ((old_bytes_used == PAGE_BYTES) &&
2358            (page_table[next_page].gen == from_space) &&
2359            ((page_table[next_page].allocated == UNBOXED_PAGE_FLAG)
2360             || (page_table[next_page].allocated == BOXED_PAGE_FLAG)) &&
2361            page_table[next_page].large_object &&
2362            (page_table[next_page].first_object_offset ==
2363             -(next_page - first_page)*PAGE_BYTES)) {
2364         /* It checks out OK, free the page. We don't need to both zeroing
2365          * pages as this should have been done before shrinking the
2366          * object. These pages shouldn't be write protected as they
2367          * should be zero filled. */
2368         gc_assert(page_table[next_page].write_protected == 0);
2369
2370         old_bytes_used = page_table[next_page].bytes_used;
2371         page_table[next_page].allocated = FREE_PAGE_FLAG;
2372         page_table[next_page].bytes_used = 0;
2373         bytes_freed += old_bytes_used;
2374         next_page++;
2375     }
2376
2377     if ((bytes_freed > 0) && gencgc_verbose) {
2378         FSHOW((stderr,
2379                "/maybe_adjust_large_object() freed %d\n",
2380                bytes_freed));
2381     }
2382
2383     generations[from_space].bytes_allocated -= bytes_freed;
2384     bytes_allocated -= bytes_freed;
2385
2386     return;
2387 }
2388
2389 /* Take a possible pointer to a Lisp object and mark its page in the
2390  * page_table so that it will not be relocated during a GC.
2391  *
2392  * This involves locating the page it points to, then backing up to
2393  * the start of its region, then marking all pages dont_move from there
2394  * up to the first page that's not full or has a different generation
2395  *
2396  * It is assumed that all the page static flags have been cleared at
2397  * the start of a GC.
2398  *
2399  * It is also assumed that the current gc_alloc() region has been
2400  * flushed and the tables updated. */
2401 static void
2402 preserve_pointer(void *addr)
2403 {
2404     int addr_page_index = find_page_index(addr);
2405     int first_page;
2406     int i;
2407     unsigned region_allocation;
2408
2409     /* quick check 1: Address is quite likely to have been invalid. */
2410     if ((addr_page_index == -1)
2411         || (page_table[addr_page_index].allocated == FREE_PAGE_FLAG)
2412         || (page_table[addr_page_index].bytes_used == 0)
2413         || (page_table[addr_page_index].gen != from_space)
2414         /* Skip if already marked dont_move. */
2415         || (page_table[addr_page_index].dont_move != 0))
2416         return;
2417     gc_assert(!(page_table[addr_page_index].allocated&OPEN_REGION_PAGE_FLAG));
2418     /* (Now that we know that addr_page_index is in range, it's
2419      * safe to index into page_table[] with it.) */
2420     region_allocation = page_table[addr_page_index].allocated;
2421
2422     /* quick check 2: Check the offset within the page.
2423      *
2424      */
2425     if (((unsigned)addr & (PAGE_BYTES - 1)) > page_table[addr_page_index].bytes_used)
2426         return;
2427
2428     /* Filter out anything which can't be a pointer to a Lisp object
2429      * (or, as a special case which also requires dont_move, a return
2430      * address referring to something in a CodeObject). This is
2431      * expensive but important, since it vastly reduces the
2432      * probability that random garbage will be bogusly interpreted as
2433      * a pointer which prevents a page from moving. */
2434     if (!(possibly_valid_dynamic_space_pointer(addr)))
2435         return;
2436
2437     /* Find the beginning of the region.  Note that there may be
2438      * objects in the region preceding the one that we were passed a
2439      * pointer to: if this is the case, we will write-protect all the
2440      * previous objects' pages too.     */
2441
2442 #if 0
2443     /* I think this'd work just as well, but without the assertions.
2444      * -dan 2004.01.01 */
2445     first_page=
2446         find_page_index(page_address(addr_page_index)+
2447                         page_table[addr_page_index].first_object_offset);
2448 #else 
2449     first_page = addr_page_index;
2450     while (page_table[first_page].first_object_offset != 0) {
2451         --first_page;
2452         /* Do some checks. */
2453         gc_assert(page_table[first_page].bytes_used == PAGE_BYTES);
2454         gc_assert(page_table[first_page].gen == from_space);
2455         gc_assert(page_table[first_page].allocated == region_allocation);
2456     }
2457 #endif
2458
2459     /* Adjust any large objects before promotion as they won't be
2460      * copied after promotion. */
2461     if (page_table[first_page].large_object) {
2462         maybe_adjust_large_object(page_address(first_page));
2463         /* If a large object has shrunk then addr may now point to a
2464          * free area in which case it's ignored here. Note it gets
2465          * through the valid pointer test above because the tail looks
2466          * like conses. */
2467         if ((page_table[addr_page_index].allocated == FREE_PAGE_FLAG)
2468             || (page_table[addr_page_index].bytes_used == 0)
2469             /* Check the offset within the page. */
2470             || (((unsigned)addr & (PAGE_BYTES - 1))
2471                 > page_table[addr_page_index].bytes_used)) {
2472             FSHOW((stderr,
2473                    "weird? ignore ptr 0x%x to freed area of large object\n",
2474                    addr));
2475             return;
2476         }
2477         /* It may have moved to unboxed pages. */
2478         region_allocation = page_table[first_page].allocated;
2479     }
2480
2481     /* Now work forward until the end of this contiguous area is found,
2482      * marking all pages as dont_move. */
2483     for (i = first_page; ;i++) {
2484         gc_assert(page_table[i].allocated == region_allocation);
2485
2486         /* Mark the page static. */
2487         page_table[i].dont_move = 1;
2488
2489         /* Move the page to the new_space. XX I'd rather not do this
2490          * but the GC logic is not quite able to copy with the static
2491          * pages remaining in the from space. This also requires the
2492          * generation bytes_allocated counters be updated. */
2493         page_table[i].gen = new_space;
2494         generations[new_space].bytes_allocated += page_table[i].bytes_used;
2495         generations[from_space].bytes_allocated -= page_table[i].bytes_used;
2496
2497         /* It is essential that the pages are not write protected as
2498          * they may have pointers into the old-space which need
2499          * scavenging. They shouldn't be write protected at this
2500          * stage. */
2501         gc_assert(!page_table[i].write_protected);
2502
2503         /* Check whether this is the last page in this contiguous block.. */
2504         if ((page_table[i].bytes_used < PAGE_BYTES)
2505             /* ..or it is PAGE_BYTES and is the last in the block */
2506             || (page_table[i+1].allocated == FREE_PAGE_FLAG)
2507             || (page_table[i+1].bytes_used == 0) /* next page free */
2508             || (page_table[i+1].gen != from_space) /* diff. gen */
2509             || (page_table[i+1].first_object_offset == 0))
2510             break;
2511     }
2512
2513     /* Check that the page is now static. */
2514     gc_assert(page_table[addr_page_index].dont_move != 0);
2515 }
2516 \f
2517 /* If the given page is not write-protected, then scan it for pointers
2518  * to younger generations or the top temp. generation, if no
2519  * suspicious pointers are found then the page is write-protected.
2520  *
2521  * Care is taken to check for pointers to the current gc_alloc()
2522  * region if it is a younger generation or the temp. generation. This
2523  * frees the caller from doing a gc_alloc_update_page_tables(). Actually
2524  * the gc_alloc_generation does not need to be checked as this is only
2525  * called from scavenge_generation() when the gc_alloc generation is
2526  * younger, so it just checks if there is a pointer to the current
2527  * region.
2528  *
2529  * We return 1 if the page was write-protected, else 0. */
2530 static int
2531 update_page_write_prot(int page)
2532 {
2533     int gen = page_table[page].gen;
2534     int j;
2535     int wp_it = 1;
2536     void **page_addr = (void **)page_address(page);
2537     int num_words = page_table[page].bytes_used / 4;
2538
2539     /* Shouldn't be a free page. */
2540     gc_assert(page_table[page].allocated != FREE_PAGE_FLAG);
2541     gc_assert(page_table[page].bytes_used != 0);
2542
2543     /* Skip if it's already write-protected, pinned, or unboxed */
2544     if (page_table[page].write_protected
2545         || page_table[page].dont_move
2546         || (page_table[page].allocated & UNBOXED_PAGE_FLAG))
2547         return (0);
2548
2549     /* Scan the page for pointers to younger generations or the
2550      * top temp. generation. */
2551
2552     for (j = 0; j < num_words; j++) {
2553         void *ptr = *(page_addr+j);
2554         int index = find_page_index(ptr);
2555
2556         /* Check that it's in the dynamic space */
2557         if (index != -1)
2558             if (/* Does it point to a younger or the temp. generation? */
2559                 ((page_table[index].allocated != FREE_PAGE_FLAG)
2560                  && (page_table[index].bytes_used != 0)
2561                  && ((page_table[index].gen < gen)
2562                      || (page_table[index].gen == NUM_GENERATIONS)))
2563
2564                 /* Or does it point within a current gc_alloc() region? */
2565                 || ((boxed_region.start_addr <= ptr)
2566                     && (ptr <= boxed_region.free_pointer))
2567                 || ((unboxed_region.start_addr <= ptr)
2568                     && (ptr <= unboxed_region.free_pointer))) {
2569                 wp_it = 0;
2570                 break;
2571             }
2572     }
2573
2574     if (wp_it == 1) {
2575         /* Write-protect the page. */
2576         /*FSHOW((stderr, "/write-protecting page %d gen %d\n", page, gen));*/
2577
2578         os_protect((void *)page_addr,
2579                    PAGE_BYTES,
2580                    OS_VM_PROT_READ|OS_VM_PROT_EXECUTE);
2581
2582         /* Note the page as protected in the page tables. */
2583         page_table[page].write_protected = 1;
2584     }
2585
2586     return (wp_it);
2587 }
2588
2589 /* Scavenge a generation.
2590  *
2591  * This will not resolve all pointers when generation is the new
2592  * space, as new objects may be added which are not checked here - use
2593  * scavenge_newspace generation.
2594  *
2595  * Write-protected pages should not have any pointers to the
2596  * from_space so do need scavenging; thus write-protected pages are
2597  * not always scavenged. There is some code to check that these pages
2598  * are not written; but to check fully the write-protected pages need
2599  * to be scavenged by disabling the code to skip them.
2600  *
2601  * Under the current scheme when a generation is GCed the younger
2602  * generations will be empty. So, when a generation is being GCed it
2603  * is only necessary to scavenge the older generations for pointers
2604  * not the younger. So a page that does not have pointers to younger
2605  * generations does not need to be scavenged.
2606  *
2607  * The write-protection can be used to note pages that don't have
2608  * pointers to younger pages. But pages can be written without having
2609  * pointers to younger generations. After the pages are scavenged here
2610  * they can be scanned for pointers to younger generations and if
2611  * there are none the page can be write-protected.
2612  *
2613  * One complication is when the newspace is the top temp. generation.
2614  *
2615  * Enabling SC_GEN_CK scavenges the write-protected pages and checks
2616  * that none were written, which they shouldn't be as they should have
2617  * no pointers to younger generations. This breaks down for weak
2618  * pointers as the objects contain a link to the next and are written
2619  * if a weak pointer is scavenged. Still it's a useful check. */
2620 static void
2621 scavenge_generation(int generation)
2622 {
2623     int i;
2624     int num_wp = 0;
2625
2626 #define SC_GEN_CK 0
2627 #if SC_GEN_CK
2628     /* Clear the write_protected_cleared flags on all pages. */
2629     for (i = 0; i < NUM_PAGES; i++)
2630         page_table[i].write_protected_cleared = 0;
2631 #endif
2632
2633     for (i = 0; i < last_free_page; i++) {
2634         if ((page_table[i].allocated & BOXED_PAGE_FLAG)
2635             && (page_table[i].bytes_used != 0)
2636             && (page_table[i].gen == generation)) {
2637             int last_page,j;
2638             int write_protected=1;
2639
2640             /* This should be the start of a region */
2641             gc_assert(page_table[i].first_object_offset == 0);
2642
2643             /* Now work forward until the end of the region */
2644             for (last_page = i; ; last_page++) {
2645                 write_protected =
2646                     write_protected && page_table[last_page].write_protected;
2647                 if ((page_table[last_page].bytes_used < PAGE_BYTES)
2648                     /* Or it is PAGE_BYTES and is the last in the block */
2649                     || (!(page_table[last_page+1].allocated & BOXED_PAGE_FLAG))
2650                     || (page_table[last_page+1].bytes_used == 0)
2651                     || (page_table[last_page+1].gen != generation)
2652                     || (page_table[last_page+1].first_object_offset == 0))
2653                     break;
2654             }
2655             if (!write_protected) {
2656                 scavenge(page_address(i), (page_table[last_page].bytes_used
2657                                            + (last_page-i)*PAGE_BYTES)/4);
2658                 
2659                 /* Now scan the pages and write protect those that
2660                  * don't have pointers to younger generations. */
2661                 if (enable_page_protection) {
2662                     for (j = i; j <= last_page; j++) {
2663                         num_wp += update_page_write_prot(j);
2664                     }
2665                 }
2666             }
2667             i = last_page;
2668         }
2669     }
2670     if ((gencgc_verbose > 1) && (num_wp != 0)) {
2671         FSHOW((stderr,
2672                "/write protected %d pages within generation %d\n",
2673                num_wp, generation));
2674     }
2675
2676 #if SC_GEN_CK
2677     /* Check that none of the write_protected pages in this generation
2678      * have been written to. */
2679     for (i = 0; i < NUM_PAGES; i++) {
2680         if ((page_table[i].allocation != FREE_PAGE_FLAG)
2681             && (page_table[i].bytes_used != 0)
2682             && (page_table[i].gen == generation)
2683             && (page_table[i].write_protected_cleared != 0)) {
2684             FSHOW((stderr, "/scavenge_generation() %d\n", generation));
2685             FSHOW((stderr,
2686                    "/page bytes_used=%d first_object_offset=%d dont_move=%d\n",
2687                     page_table[i].bytes_used,
2688                     page_table[i].first_object_offset,
2689                     page_table[i].dont_move));
2690             lose("write to protected page %d in scavenge_generation()", i);
2691         }
2692     }
2693 #endif
2694 }
2695
2696 \f
2697 /* Scavenge a newspace generation. As it is scavenged new objects may
2698  * be allocated to it; these will also need to be scavenged. This
2699  * repeats until there are no more objects unscavenged in the
2700  * newspace generation.
2701  *
2702  * To help improve the efficiency, areas written are recorded by
2703  * gc_alloc() and only these scavenged. Sometimes a little more will be
2704  * scavenged, but this causes no harm. An easy check is done that the
2705  * scavenged bytes equals the number allocated in the previous
2706  * scavenge.
2707  *
2708  * Write-protected pages are not scanned except if they are marked
2709  * dont_move in which case they may have been promoted and still have
2710  * pointers to the from space.
2711  *
2712  * Write-protected pages could potentially be written by alloc however
2713  * to avoid having to handle re-scavenging of write-protected pages
2714  * gc_alloc() does not write to write-protected pages.
2715  *
2716  * New areas of objects allocated are recorded alternatively in the two
2717  * new_areas arrays below. */
2718 static struct new_area new_areas_1[NUM_NEW_AREAS];
2719 static struct new_area new_areas_2[NUM_NEW_AREAS];
2720
2721 /* Do one full scan of the new space generation. This is not enough to
2722  * complete the job as new objects may be added to the generation in
2723  * the process which are not scavenged. */
2724 static void
2725 scavenge_newspace_generation_one_scan(int generation)
2726 {
2727     int i;
2728
2729     FSHOW((stderr,
2730            "/starting one full scan of newspace generation %d\n",
2731            generation));
2732     for (i = 0; i < last_free_page; i++) {
2733         /* Note that this skips over open regions when it encounters them. */
2734         if ((page_table[i].allocated & BOXED_PAGE_FLAG)
2735             && (page_table[i].bytes_used != 0)
2736             && (page_table[i].gen == generation)
2737             && ((page_table[i].write_protected == 0)
2738                 /* (This may be redundant as write_protected is now
2739                  * cleared before promotion.) */
2740                 || (page_table[i].dont_move == 1))) {
2741             int last_page;
2742             int all_wp=1;
2743
2744             /* The scavenge will start at the first_object_offset of page i.
2745              *
2746              * We need to find the full extent of this contiguous
2747              * block in case objects span pages.
2748              *
2749              * Now work forward until the end of this contiguous area
2750              * is found. A small area is preferred as there is a
2751              * better chance of its pages being write-protected. */
2752             for (last_page = i; ;last_page++) {
2753                 /* If all pages are write-protected and movable, 
2754                  * then no need to scavenge */
2755                 all_wp=all_wp && page_table[last_page].write_protected && 
2756                     !page_table[last_page].dont_move;
2757                 
2758                 /* Check whether this is the last page in this
2759                  * contiguous block */
2760                 if ((page_table[last_page].bytes_used < PAGE_BYTES)
2761                     /* Or it is PAGE_BYTES and is the last in the block */
2762                     || (!(page_table[last_page+1].allocated & BOXED_PAGE_FLAG))
2763                     || (page_table[last_page+1].bytes_used == 0)
2764                     || (page_table[last_page+1].gen != generation)
2765                     || (page_table[last_page+1].first_object_offset == 0))
2766                     break;
2767             }
2768
2769             /* Do a limited check for write-protected pages.  */
2770             if (!all_wp) {
2771                 int size;
2772                 
2773                 size = (page_table[last_page].bytes_used
2774                         + (last_page-i)*PAGE_BYTES
2775                         - page_table[i].first_object_offset)/4;
2776                 new_areas_ignore_page = last_page;
2777                 
2778                 scavenge(page_address(i) +
2779                          page_table[i].first_object_offset,
2780                          size);
2781                 
2782             }
2783             i = last_page;
2784         }
2785     }
2786     FSHOW((stderr,
2787            "/done with one full scan of newspace generation %d\n",
2788            generation));
2789 }
2790
2791 /* Do a complete scavenge of the newspace generation. */
2792 static void
2793 scavenge_newspace_generation(int generation)
2794 {
2795     int i;
2796
2797     /* the new_areas array currently being written to by gc_alloc() */
2798     struct new_area (*current_new_areas)[] = &new_areas_1;
2799     int current_new_areas_index;
2800
2801     /* the new_areas created by the previous scavenge cycle */
2802     struct new_area (*previous_new_areas)[] = NULL;
2803     int previous_new_areas_index;
2804
2805     /* Flush the current regions updating the tables. */
2806     gc_alloc_update_all_page_tables();
2807
2808     /* Turn on the recording of new areas by gc_alloc(). */
2809     new_areas = current_new_areas;
2810     new_areas_index = 0;
2811
2812     /* Don't need to record new areas that get scavenged anyway during
2813      * scavenge_newspace_generation_one_scan. */
2814     record_new_objects = 1;
2815
2816     /* Start with a full scavenge. */
2817     scavenge_newspace_generation_one_scan(generation);
2818
2819     /* Record all new areas now. */
2820     record_new_objects = 2;
2821
2822     /* Flush the current regions updating the tables. */
2823     gc_alloc_update_all_page_tables();
2824
2825     /* Grab new_areas_index. */
2826     current_new_areas_index = new_areas_index;
2827
2828     /*FSHOW((stderr,
2829              "The first scan is finished; current_new_areas_index=%d.\n",
2830              current_new_areas_index));*/
2831
2832     while (current_new_areas_index > 0) {
2833         /* Move the current to the previous new areas */
2834         previous_new_areas = current_new_areas;
2835         previous_new_areas_index = current_new_areas_index;
2836
2837         /* Scavenge all the areas in previous new areas. Any new areas
2838          * allocated are saved in current_new_areas. */
2839
2840         /* Allocate an array for current_new_areas; alternating between
2841          * new_areas_1 and 2 */
2842         if (previous_new_areas == &new_areas_1)
2843             current_new_areas = &new_areas_2;
2844         else
2845             current_new_areas = &new_areas_1;
2846
2847         /* Set up for gc_alloc(). */
2848         new_areas = current_new_areas;
2849         new_areas_index = 0;
2850
2851         /* Check whether previous_new_areas had overflowed. */
2852         if (previous_new_areas_index >= NUM_NEW_AREAS) {
2853
2854             /* New areas of objects allocated have been lost so need to do a
2855              * full scan to be sure! If this becomes a problem try
2856              * increasing NUM_NEW_AREAS. */
2857             if (gencgc_verbose)
2858                 SHOW("new_areas overflow, doing full scavenge");
2859
2860             /* Don't need to record new areas that get scavenge anyway
2861              * during scavenge_newspace_generation_one_scan. */
2862             record_new_objects = 1;
2863
2864             scavenge_newspace_generation_one_scan(generation);
2865
2866             /* Record all new areas now. */
2867             record_new_objects = 2;
2868
2869             /* Flush the current regions updating the tables. */
2870             gc_alloc_update_all_page_tables();
2871
2872         } else {
2873
2874             /* Work through previous_new_areas. */
2875             for (i = 0; i < previous_new_areas_index; i++) {
2876                 /* FIXME: All these bare *4 and /4 should be something
2877                  * like BYTES_PER_WORD or WBYTES. */
2878                 int page = (*previous_new_areas)[i].page;
2879                 int offset = (*previous_new_areas)[i].offset;
2880                 int size = (*previous_new_areas)[i].size / 4;
2881                 gc_assert((*previous_new_areas)[i].size % 4 == 0);
2882                 scavenge(page_address(page)+offset, size);
2883             }
2884
2885             /* Flush the current regions updating the tables. */
2886             gc_alloc_update_all_page_tables();
2887         }
2888
2889         current_new_areas_index = new_areas_index;
2890
2891         /*FSHOW((stderr,
2892                  "The re-scan has finished; current_new_areas_index=%d.\n",
2893                  current_new_areas_index));*/
2894     }
2895
2896     /* Turn off recording of areas allocated by gc_alloc(). */
2897     record_new_objects = 0;
2898
2899 #if SC_NS_GEN_CK
2900     /* Check that none of the write_protected pages in this generation
2901      * have been written to. */
2902     for (i = 0; i < NUM_PAGES; i++) {
2903         if ((page_table[i].allocation != FREE_PAGE_FLAG)
2904             && (page_table[i].bytes_used != 0)
2905             && (page_table[i].gen == generation)
2906             && (page_table[i].write_protected_cleared != 0)
2907             && (page_table[i].dont_move == 0)) {
2908             lose("write protected page %d written to in scavenge_newspace_generation\ngeneration=%d dont_move=%d",
2909                  i, generation, page_table[i].dont_move);
2910         }
2911     }
2912 #endif
2913 }
2914 \f
2915 /* Un-write-protect all the pages in from_space. This is done at the
2916  * start of a GC else there may be many page faults while scavenging
2917  * the newspace (I've seen drive the system time to 99%). These pages
2918  * would need to be unprotected anyway before unmapping in
2919  * free_oldspace; not sure what effect this has on paging.. */
2920 static void
2921 unprotect_oldspace(void)
2922 {
2923     int i;
2924
2925     for (i = 0; i < last_free_page; i++) {
2926         if ((page_table[i].allocated != FREE_PAGE_FLAG)
2927             && (page_table[i].bytes_used != 0)
2928             && (page_table[i].gen == from_space)) {
2929             void *page_start;
2930
2931             page_start = (void *)page_address(i);
2932
2933             /* Remove any write-protection. We should be able to rely
2934              * on the write-protect flag to avoid redundant calls. */
2935             if (page_table[i].write_protected) {
2936                 os_protect(page_start, PAGE_BYTES, OS_VM_PROT_ALL);
2937                 page_table[i].write_protected = 0;
2938             }
2939         }
2940     }
2941 }
2942
2943 /* Work through all the pages and free any in from_space. This
2944  * assumes that all objects have been copied or promoted to an older
2945  * generation. Bytes_allocated and the generation bytes_allocated
2946  * counter are updated. The number of bytes freed is returned. */
2947 static int
2948 free_oldspace(void)
2949 {
2950     int bytes_freed = 0;
2951     int first_page, last_page;
2952
2953     first_page = 0;
2954
2955     do {
2956         /* Find a first page for the next region of pages. */
2957         while ((first_page < last_free_page)
2958                && ((page_table[first_page].allocated == FREE_PAGE_FLAG)
2959                    || (page_table[first_page].bytes_used == 0)
2960                    || (page_table[first_page].gen != from_space)))
2961             first_page++;
2962
2963         if (first_page >= last_free_page)
2964             break;
2965
2966         /* Find the last page of this region. */
2967         last_page = first_page;
2968
2969         do {
2970             /* Free the page. */
2971             bytes_freed += page_table[last_page].bytes_used;
2972             generations[page_table[last_page].gen].bytes_allocated -=
2973                 page_table[last_page].bytes_used;
2974             page_table[last_page].allocated = FREE_PAGE_FLAG;
2975             page_table[last_page].bytes_used = 0;
2976
2977             /* Remove any write-protection. We should be able to rely
2978              * on the write-protect flag to avoid redundant calls. */
2979             {
2980                 void  *page_start = (void *)page_address(last_page);
2981         
2982                 if (page_table[last_page].write_protected) {
2983                     os_protect(page_start, PAGE_BYTES, OS_VM_PROT_ALL);
2984                     page_table[last_page].write_protected = 0;
2985                 }
2986             }
2987             last_page++;
2988         }
2989         while ((last_page < last_free_page)
2990                && (page_table[last_page].allocated != FREE_PAGE_FLAG)
2991                && (page_table[last_page].bytes_used != 0)
2992                && (page_table[last_page].gen == from_space));
2993
2994         /* Zero pages from first_page to (last_page-1).
2995          *
2996          * FIXME: Why not use os_zero(..) function instead of
2997          * hand-coding this again? (Check other gencgc_unmap_zero
2998          * stuff too. */
2999         if (gencgc_unmap_zero) {
3000             void *page_start, *addr;
3001
3002             page_start = (void *)page_address(first_page);
3003
3004             os_invalidate(page_start, PAGE_BYTES*(last_page-first_page));
3005             addr = os_validate(page_start, PAGE_BYTES*(last_page-first_page));
3006             if (addr == NULL || addr != page_start) {
3007                 lose("free_oldspace: page moved, 0x%08x ==> 0x%08x",page_start,
3008                      addr);
3009             }
3010         } else {
3011             int *page_start;
3012
3013             page_start = (int *)page_address(first_page);
3014             memset(page_start, 0,PAGE_BYTES*(last_page-first_page));
3015         }
3016
3017         first_page = last_page;
3018
3019     } while (first_page < last_free_page);
3020
3021     bytes_allocated -= bytes_freed;
3022     return bytes_freed;
3023 }
3024 \f
3025 #if 0
3026 /* Print some information about a pointer at the given address. */
3027 static void
3028 print_ptr(lispobj *addr)
3029 {
3030     /* If addr is in the dynamic space then out the page information. */
3031     int pi1 = find_page_index((void*)addr);
3032
3033     if (pi1 != -1)
3034         fprintf(stderr,"  %x: page %d  alloc %d  gen %d  bytes_used %d  offset %d  dont_move %d\n",
3035                 (unsigned int) addr,
3036                 pi1,
3037                 page_table[pi1].allocated,
3038                 page_table[pi1].gen,
3039                 page_table[pi1].bytes_used,
3040                 page_table[pi1].first_object_offset,
3041                 page_table[pi1].dont_move);
3042     fprintf(stderr,"  %x %x %x %x (%x) %x %x %x %x\n",
3043             *(addr-4),
3044             *(addr-3),
3045             *(addr-2),
3046             *(addr-1),
3047             *(addr-0),
3048             *(addr+1),
3049             *(addr+2),
3050             *(addr+3),
3051             *(addr+4));
3052 }
3053 #endif
3054
3055 extern int undefined_tramp;
3056
3057 static void
3058 verify_space(lispobj *start, size_t words)
3059 {
3060     int is_in_dynamic_space = (find_page_index((void*)start) != -1);
3061     int is_in_readonly_space =
3062         (READ_ONLY_SPACE_START <= (unsigned)start &&
3063          (unsigned)start < SymbolValue(READ_ONLY_SPACE_FREE_POINTER,0));
3064
3065     while (words > 0) {
3066         size_t count = 1;
3067         lispobj thing = *(lispobj*)start;
3068
3069         if (is_lisp_pointer(thing)) {
3070             int page_index = find_page_index((void*)thing);
3071             int to_readonly_space =
3072                 (READ_ONLY_SPACE_START <= thing &&
3073                  thing < SymbolValue(READ_ONLY_SPACE_FREE_POINTER,0));
3074             int to_static_space =
3075                 (STATIC_SPACE_START <= thing &&
3076                  thing < SymbolValue(STATIC_SPACE_FREE_POINTER,0));
3077
3078             /* Does it point to the dynamic space? */
3079             if (page_index != -1) {
3080                 /* If it's within the dynamic space it should point to a used
3081                  * page. XX Could check the offset too. */
3082                 if ((page_table[page_index].allocated != FREE_PAGE_FLAG)
3083                     && (page_table[page_index].bytes_used == 0))
3084                     lose ("Ptr %x @ %x sees free page.", thing, start);
3085                 /* Check that it doesn't point to a forwarding pointer! */
3086                 if (*((lispobj *)native_pointer(thing)) == 0x01) {
3087                     lose("Ptr %x @ %x sees forwarding ptr.", thing, start);
3088                 }
3089                 /* Check that its not in the RO space as it would then be a
3090                  * pointer from the RO to the dynamic space. */
3091                 if (is_in_readonly_space) {
3092                     lose("ptr to dynamic space %x from RO space %x",
3093                          thing, start);
3094                 }
3095                 /* Does it point to a plausible object? This check slows
3096                  * it down a lot (so it's commented out).
3097                  *
3098                  * "a lot" is serious: it ate 50 minutes cpu time on
3099                  * my duron 950 before I came back from lunch and
3100                  * killed it.
3101                  *
3102                  *   FIXME: Add a variable to enable this
3103                  * dynamically. */
3104                 /*
3105                 if (!possibly_valid_dynamic_space_pointer((lispobj *)thing)) {
3106                     lose("ptr %x to invalid object %x", thing, start); 
3107                 }
3108                 */
3109             } else {
3110                 /* Verify that it points to another valid space. */
3111                 if (!to_readonly_space && !to_static_space
3112                     && (thing != (unsigned)&undefined_tramp)) {
3113                     lose("Ptr %x @ %x sees junk.", thing, start);
3114                 }
3115             }
3116         } else {
3117             if (!(fixnump(thing))) { 
3118                 /* skip fixnums */
3119                 switch(widetag_of(*start)) {
3120
3121                     /* boxed objects */
3122                 case SIMPLE_VECTOR_WIDETAG:
3123                 case RATIO_WIDETAG:
3124                 case COMPLEX_WIDETAG:
3125                 case SIMPLE_ARRAY_WIDETAG:
3126                 case COMPLEX_BASE_STRING_WIDETAG:
3127                 case COMPLEX_VECTOR_NIL_WIDETAG:
3128                 case COMPLEX_BIT_VECTOR_WIDETAG:
3129                 case COMPLEX_VECTOR_WIDETAG:
3130                 case COMPLEX_ARRAY_WIDETAG:
3131                 case CLOSURE_HEADER_WIDETAG:
3132                 case FUNCALLABLE_INSTANCE_HEADER_WIDETAG:
3133                 case VALUE_CELL_HEADER_WIDETAG:
3134                 case SYMBOL_HEADER_WIDETAG:
3135                 case BASE_CHAR_WIDETAG:
3136                 case UNBOUND_MARKER_WIDETAG:
3137                 case INSTANCE_HEADER_WIDETAG:
3138                 case FDEFN_WIDETAG:
3139                     count = 1;
3140                     break;
3141
3142                 case CODE_HEADER_WIDETAG:
3143                     {
3144                         lispobj object = *start;
3145                         struct code *code;
3146                         int nheader_words, ncode_words, nwords;
3147                         lispobj fheaderl;
3148                         struct simple_fun *fheaderp;
3149
3150                         code = (struct code *) start;
3151
3152                         /* Check that it's not in the dynamic space.
3153                          * FIXME: Isn't is supposed to be OK for code
3154                          * objects to be in the dynamic space these days? */
3155                         if (is_in_dynamic_space
3156                             /* It's ok if it's byte compiled code. The trace
3157                              * table offset will be a fixnum if it's x86
3158                              * compiled code - check.
3159                              *
3160                              * FIXME: #^#@@! lack of abstraction here..
3161                              * This line can probably go away now that
3162                              * there's no byte compiler, but I've got
3163                              * too much to worry about right now to try
3164                              * to make sure. -- WHN 2001-10-06 */
3165                             && fixnump(code->trace_table_offset)
3166                             /* Only when enabled */
3167                             && verify_dynamic_code_check) {
3168                             FSHOW((stderr,
3169                                    "/code object at %x in the dynamic space\n",
3170                                    start));
3171                         }
3172
3173                         ncode_words = fixnum_value(code->code_size);
3174                         nheader_words = HeaderValue(object);
3175                         nwords = ncode_words + nheader_words;
3176                         nwords = CEILING(nwords, 2);
3177                         /* Scavenge the boxed section of the code data block */
3178                         verify_space(start + 1, nheader_words - 1);
3179
3180                         /* Scavenge the boxed section of each function
3181                          * object in the code data block. */
3182                         fheaderl = code->entry_points;
3183                         while (fheaderl != NIL) {
3184                             fheaderp =
3185                                 (struct simple_fun *) native_pointer(fheaderl);
3186                             gc_assert(widetag_of(fheaderp->header) == SIMPLE_FUN_HEADER_WIDETAG);
3187                             verify_space(&fheaderp->name, 1);
3188                             verify_space(&fheaderp->arglist, 1);
3189                             verify_space(&fheaderp->type, 1);
3190                             fheaderl = fheaderp->next;
3191                         }
3192                         count = nwords;
3193                         break;
3194                     }
3195         
3196                     /* unboxed objects */
3197                 case BIGNUM_WIDETAG:
3198                 case SINGLE_FLOAT_WIDETAG:
3199                 case DOUBLE_FLOAT_WIDETAG:
3200 #ifdef COMPLEX_LONG_FLOAT_WIDETAG
3201                 case LONG_FLOAT_WIDETAG:
3202 #endif
3203 #ifdef COMPLEX_SINGLE_FLOAT_WIDETAG
3204                 case COMPLEX_SINGLE_FLOAT_WIDETAG:
3205 #endif
3206 #ifdef COMPLEX_DOUBLE_FLOAT_WIDETAG
3207                 case COMPLEX_DOUBLE_FLOAT_WIDETAG:
3208 #endif
3209 #ifdef COMPLEX_LONG_FLOAT_WIDETAG
3210                 case COMPLEX_LONG_FLOAT_WIDETAG:
3211 #endif
3212                 case SIMPLE_BASE_STRING_WIDETAG:
3213                 case SIMPLE_BIT_VECTOR_WIDETAG:
3214                 case SIMPLE_ARRAY_NIL_WIDETAG:
3215                 case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_2_WIDETAG:
3216                 case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_4_WIDETAG:
3217                 case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_7_WIDETAG:
3218                 case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_8_WIDETAG:
3219                 case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_15_WIDETAG:
3220                 case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_16_WIDETAG:
3221                 case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_29_WIDETAG:
3222                 case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_31_WIDETAG:
3223                 case SIMPLE_ARRAY_UNSIGNED_BYTE_32_WIDETAG:
3224 #ifdef SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_8_WIDETAG
3225                 case SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_8_WIDETAG:
3226 #endif
3227 #ifdef SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_16_WIDETAG
3228                 case SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_16_WIDETAG:
3229 #endif
3230 #ifdef SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_30_WIDETAG
3231                 case SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_30_WIDETAG:
3232 #endif
3233 #ifdef SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_32_WIDETAG
3234                 case SIMPLE_ARRAY_SIGNED_BYTE_32_WIDETAG:
3235 #endif
3236                 case SIMPLE_ARRAY_SINGLE_FLOAT_WIDETAG:
3237                 case SIMPLE_ARRAY_DOUBLE_FLOAT_WIDETAG:
3238 #ifdef SIMPLE_ARRAY_COMPLEX_LONG_FLOAT_WIDETAG
3239                 case SIMPLE_ARRAY_LONG_FLOAT_WIDETAG:
3240 #endif
3241 #ifdef SIMPLE_ARRAY_COMPLEX_SINGLE_FLOAT_WIDETAG
3242                 case SIMPLE_ARRAY_COMPLEX_SINGLE_FLOAT_WIDETAG:
3243 #endif
3244 #ifdef SIMPLE_ARRAY_COMPLEX_DOUBLE_FLOAT_WIDETAG
3245                 case SIMPLE_ARRAY_COMPLEX_DOUBLE_FLOAT_WIDETAG:
3246 #endif
3247 #ifdef SIMPLE_ARRAY_COMPLEX_LONG_FLOAT_WIDETAG
3248                 case SIMPLE_ARRAY_COMPLEX_LONG_FLOAT_WIDETAG:
3249 #endif
3250                 case SAP_WIDETAG:
3251                 case WEAK_POINTER_WIDETAG:
3252                     count = (sizetab[widetag_of(*start)])(start);
3253                     break;
3254
3255                 default:
3256                     gc_abort();
3257                 }
3258             }
3259         }
3260         start += count;
3261         words -= count;
3262     }
3263 }
3264
3265 static void
3266 verify_gc(void)
3267 {
3268     /* FIXME: It would be nice to make names consistent so that
3269      * foo_size meant size *in* *bytes* instead of size in some
3270      * arbitrary units. (Yes, this caused a bug, how did you guess?:-)
3271      * Some counts of lispobjs are called foo_count; it might be good
3272      * to grep for all foo_size and rename the appropriate ones to
3273      * foo_count. */
3274     int read_only_space_size =
3275         (lispobj*)SymbolValue(READ_ONLY_SPACE_FREE_POINTER,0)
3276         - (lispobj*)READ_ONLY_SPACE_START;
3277     int static_space_size =
3278         (lispobj*)SymbolValue(STATIC_SPACE_FREE_POINTER,0)
3279         - (lispobj*)STATIC_SPACE_START;
3280     struct thread *th;
3281     for_each_thread(th) {
3282     int binding_stack_size =
3283             (lispobj*)SymbolValue(BINDING_STACK_POINTER,th)
3284             - (lispobj*)th->binding_stack_start;
3285         verify_space(th->binding_stack_start, binding_stack_size);
3286     }
3287     verify_space((lispobj*)READ_ONLY_SPACE_START, read_only_space_size);
3288     verify_space((lispobj*)STATIC_SPACE_START   , static_space_size);
3289 }
3290
3291 static void
3292 verify_generation(int  generation)
3293 {
3294     int i;
3295
3296     for (i = 0; i < last_free_page; i++) {
3297         if ((page_table[i].allocated != FREE_PAGE_FLAG)
3298             && (page_table[i].bytes_used != 0)
3299             && (page_table[i].gen == generation)) {
3300             int last_page;
3301             int region_allocation = page_table[i].allocated;
3302
3303             /* This should be the start of a contiguous block */
3304             gc_assert(page_table[i].first_object_offset == 0);
3305
3306             /* Need to find the full extent of this contiguous block in case
3307                objects span pages. */
3308
3309             /* Now work forward until the end of this contiguous area is
3310                found. */
3311             for (last_page = i; ;last_page++)
3312                 /* Check whether this is the last page in this contiguous
3313                  * block. */
3314                 if ((page_table[last_page].bytes_used < PAGE_BYTES)
3315                     /* Or it is PAGE_BYTES and is the last in the block */
3316                     || (page_table[last_page+1].allocated != region_allocation)
3317                     || (page_table[last_page+1].bytes_used == 0)
3318                     || (page_table[last_page+1].gen != generation)
3319                     || (page_table[last_page+1].first_object_offset == 0))
3320                     break;
3321
3322             verify_space(page_address(i), (page_table[last_page].bytes_used
3323                                            + (last_page-i)*PAGE_BYTES)/4);
3324             i = last_page;
3325         }
3326     }
3327 }
3328
3329 /* Check that all the free space is zero filled. */
3330 static void
3331 verify_zero_fill(void)
3332 {
3333     int page;
3334
3335     for (page = 0; page < last_free_page; page++) {
3336         if (page_table[page].allocated == FREE_PAGE_FLAG) {
3337             /* The whole page should be zero filled. */
3338             int *start_addr = (int *)page_address(page);
3339             int size = 1024;
3340             int i;
3341             for (i = 0; i < size; i++) {
3342                 if (start_addr[i] != 0) {
3343                     lose("free page not zero at %x", start_addr + i);
3344                 }
3345             }
3346         } else {
3347             int free_bytes = PAGE_BYTES - page_table[page].bytes_used;
3348             if (free_bytes > 0) {
3349                 int *start_addr = (int *)((unsigned)page_address(page)
3350                                           + page_table[page].bytes_used);
3351                 int size = free_bytes / 4;
3352                 int i;
3353                 for (i = 0; i < size; i++) {
3354                     if (start_addr[i] != 0) {
3355                         lose("free region not zero at %x", start_addr + i);
3356                     }
3357                 }
3358             }
3359         }
3360     }
3361 }
3362
3363 /* External entry point for verify_zero_fill */
3364 void
3365 gencgc_verify_zero_fill(void)
3366 {
3367     /* Flush the alloc regions updating the tables. */
3368     gc_alloc_update_all_page_tables();
3369     SHOW("verifying zero fill");
3370     verify_zero_fill();
3371 }
3372
3373 static void
3374 verify_dynamic_space(void)
3375 {
3376     int i;
3377
3378     for (i = 0; i < NUM_GENERATIONS; i++)
3379         verify_generation(i);
3380
3381     if (gencgc_enable_verify_zero_fill)
3382         verify_zero_fill();
3383 }
3384 \f
3385 /* Write-protect all the dynamic boxed pages in the given generation. */
3386 static void
3387 write_protect_generation_pages(int generation)
3388 {
3389     int i;
3390
3391     gc_assert(generation < NUM_GENERATIONS);
3392
3393     for (i = 0; i < last_free_page; i++)
3394         if ((page_table[i].allocated == BOXED_PAGE_FLAG)
3395             && (page_table[i].bytes_used != 0)
3396             && !page_table[i].dont_move
3397             && (page_table[i].gen == generation))  {
3398             void *page_start;
3399
3400             page_start = (void *)page_address(i);
3401
3402             os_protect(page_start,
3403                        PAGE_BYTES,
3404                        OS_VM_PROT_READ | OS_VM_PROT_EXECUTE);
3405
3406             /* Note the page as protected in the page tables. */
3407             page_table[i].write_protected = 1;
3408         }
3409
3410     if (gencgc_verbose > 1) {
3411         FSHOW((stderr,
3412                "/write protected %d of %d pages in generation %d\n",
3413                count_write_protect_generation_pages(generation),
3414                count_generation_pages(generation),
3415                generation));
3416     }
3417 }
3418
3419 /* Garbage collect a generation. If raise is 0 then the remains of the
3420  * generation are not raised to the next generation. */
3421 static void
3422 garbage_collect_generation(int generation, int raise)
3423 {
3424     unsigned long bytes_freed;
3425     unsigned long i;
3426     unsigned long static_space_size;
3427     struct thread *th;
3428     gc_assert(generation <= (NUM_GENERATIONS-1));
3429
3430     /* The oldest generation can't be raised. */
3431     gc_assert((generation != (NUM_GENERATIONS-1)) || (raise == 0));
3432
3433     /* Initialize the weak pointer list. */
3434     weak_pointers = NULL;
3435
3436     /* When a generation is not being raised it is transported to a
3437      * temporary generation (NUM_GENERATIONS), and lowered when
3438      * done. Set up this new generation. There should be no pages
3439      * allocated to it yet. */
3440     if (!raise)
3441         gc_assert(generations[NUM_GENERATIONS].bytes_allocated == 0);
3442
3443     /* Set the global src and dest. generations */
3444     from_space = generation;
3445     if (raise)
3446         new_space = generation+1;
3447     else
3448         new_space = NUM_GENERATIONS;
3449
3450     /* Change to a new space for allocation, resetting the alloc_start_page */
3451     gc_alloc_generation = new_space;
3452     generations[new_space].alloc_start_page = 0;
3453     generations[new_space].alloc_unboxed_start_page = 0;
3454     generations[new_space].alloc_large_start_page = 0;
3455     generations[new_space].alloc_large_unboxed_start_page = 0;
3456
3457     /* Before any pointers are preserved, the dont_move flags on the
3458      * pages need to be cleared. */
3459     for (i = 0; i < last_free_page; i++)
3460         if(page_table[i].gen==from_space)
3461             page_table[i].dont_move = 0;
3462
3463     /* Un-write-protect the old-space pages. This is essential for the
3464      * promoted pages as they may contain pointers into the old-space
3465      * which need to be scavenged. It also helps avoid unnecessary page
3466      * faults as forwarding pointers are written into them. They need to
3467      * be un-protected anyway before unmapping later. */
3468     unprotect_oldspace();
3469
3470     /* Scavenge the stacks' conservative roots. */
3471
3472     /* there are potentially two stacks for each thread: the main
3473      * stack, which may contain Lisp pointers, and the alternate stack.
3474      * We don't ever run Lisp code on the altstack, but it may 
3475      * host a sigcontext with lisp objects in it */
3476
3477     /* what we need to do: (1) find the stack pointer for the main
3478      * stack; scavenge it (2) find the interrupt context on the
3479      * alternate stack that might contain lisp values, and scavenge
3480      * that */
3481
3482     /* we assume that none of the preceding applies to the thread that
3483      * initiates GC.  If you ever call GC from inside an altstack
3484      * handler, you will lose. */
3485     for_each_thread(th) {
3486         void **ptr;
3487         void **esp=(void **)-1;
3488 #ifdef LISP_FEATURE_SB_THREAD
3489         int i,free;
3490         if(th==arch_os_get_current_thread()) {
3491             esp = (void **) &raise;
3492         } else {
3493             void **esp1;
3494             free=fixnum_value(SymbolValue(FREE_INTERRUPT_CONTEXT_INDEX,th));
3495             for(i=free-1;i>=0;i--) {
3496                 os_context_t *c=th->interrupt_contexts[i];
3497                 esp1 = (void **) *os_context_register_addr(c,reg_ESP);
3498                 if(esp1>=th->control_stack_start&& esp1<th->control_stack_end){
3499                     if(esp1<esp) esp=esp1;
3500                     for(ptr = (void **)(c+1); ptr>=(void **)c; ptr--) {
3501                         preserve_pointer(*ptr);
3502                     }
3503                 }
3504             }
3505         }
3506 #else
3507         esp = (void **) &raise;
3508 #endif
3509         for (ptr = (void **)th->control_stack_end; ptr > esp;  ptr--) {
3510             preserve_pointer(*ptr);
3511         }
3512     }
3513
3514 #ifdef QSHOW
3515     if (gencgc_verbose > 1) {
3516         int num_dont_move_pages = count_dont_move_pages();
3517         fprintf(stderr,
3518                 "/non-movable pages due to conservative pointers = %d (%d bytes)\n",
3519                 num_dont_move_pages,
3520                 num_dont_move_pages * PAGE_BYTES);
3521     }
3522 #endif
3523
3524     /* Scavenge all the rest of the roots. */
3525
3526     /* Scavenge the Lisp functions of the interrupt handlers, taking
3527      * care to avoid SIG_DFL and SIG_IGN. */
3528     for_each_thread(th) {
3529         struct interrupt_data *data=th->interrupt_data;
3530     for (i = 0; i < NSIG; i++) {
3531             union interrupt_handler handler = data->interrupt_handlers[i];
3532         if (!ARE_SAME_HANDLER(handler.c, SIG_IGN) &&
3533             !ARE_SAME_HANDLER(handler.c, SIG_DFL)) {
3534                 scavenge((lispobj *)(data->interrupt_handlers + i), 1);
3535             }
3536         }
3537     }
3538     /* Scavenge the binding stacks. */
3539  {
3540      struct thread *th;
3541      for_each_thread(th) {
3542          long len= (lispobj *)SymbolValue(BINDING_STACK_POINTER,th) -
3543              th->binding_stack_start;
3544          scavenge((lispobj *) th->binding_stack_start,len);
3545 #ifdef LISP_FEATURE_SB_THREAD
3546          /* do the tls as well */
3547          len=fixnum_value(SymbolValue(FREE_TLS_INDEX,0)) -
3548              (sizeof (struct thread))/(sizeof (lispobj));
3549          scavenge((lispobj *) (th+1),len);
3550 #endif
3551         }
3552     }
3553
3554     /* The original CMU CL code had scavenge-read-only-space code
3555      * controlled by the Lisp-level variable
3556      * *SCAVENGE-READ-ONLY-SPACE*. It was disabled by default, and it
3557      * wasn't documented under what circumstances it was useful or
3558      * safe to turn it on, so it's been turned off in SBCL. If you
3559      * want/need this functionality, and can test and document it,
3560      * please submit a patch. */
3561 #if 0
3562     if (SymbolValue(SCAVENGE_READ_ONLY_SPACE) != NIL) {
3563         unsigned long read_only_space_size =
3564             (lispobj*)SymbolValue(READ_ONLY_SPACE_FREE_POINTER) -
3565             (lispobj*)READ_ONLY_SPACE_START;
3566         FSHOW((stderr,
3567                "/scavenge read only space: %d bytes\n",
3568                read_only_space_size * sizeof(lispobj)));
3569         scavenge( (lispobj *) READ_ONLY_SPACE_START, read_only_space_size);
3570     }
3571 #endif
3572
3573     /* Scavenge static space. */
3574     static_space_size =
3575         (lispobj *)SymbolValue(STATIC_SPACE_FREE_POINTER,0) -
3576         (lispobj *)STATIC_SPACE_START;
3577     if (gencgc_verbose > 1) {
3578         FSHOW((stderr,
3579                "/scavenge static space: %d bytes\n",
3580                static_space_size * sizeof(lispobj)));
3581     }
3582     scavenge( (lispobj *) STATIC_SPACE_START, static_space_size);
3583
3584     /* All generations but the generation being GCed need to be
3585      * scavenged. The new_space generation needs special handling as
3586      * objects may be moved in - it is handled separately below. */
3587     for (i = 0; i < NUM_GENERATIONS; i++) {
3588         if ((i != generation) && (i != new_space)) {
3589             scavenge_generation(i);
3590         }
3591     }
3592
3593     /* Finally scavenge the new_space generation. Keep going until no
3594      * more objects are moved into the new generation */
3595     scavenge_newspace_generation(new_space);
3596
3597     /* FIXME: I tried reenabling this check when debugging unrelated
3598      * GC weirdness ca. sbcl-0.6.12.45, and it failed immediately.
3599      * Since the current GC code seems to work well, I'm guessing that
3600      * this debugging code is just stale, but I haven't tried to
3601      * figure it out. It should be figured out and then either made to
3602      * work or just deleted. */
3603 #define RESCAN_CHECK 0
3604 #if RESCAN_CHECK
3605     /* As a check re-scavenge the newspace once; no new objects should
3606      * be found. */
3607     {
3608         int old_bytes_allocated = bytes_allocated;
3609         int bytes_allocated;
3610
3611         /* Start with a full scavenge. */
3612         scavenge_newspace_generation_one_scan(new_space);
3613
3614         /* Flush the current regions, updating the tables. */
3615         gc_alloc_update_all_page_tables();
3616
3617         bytes_allocated = bytes_allocated - old_bytes_allocated;
3618
3619         if (bytes_allocated != 0) {
3620             lose("Rescan of new_space allocated %d more bytes.",
3621                  bytes_allocated);
3622         }
3623     }
3624 #endif
3625
3626     scan_weak_pointers();
3627
3628     /* Flush the current regions, updating the tables. */
3629     gc_alloc_update_all_page_tables();
3630
3631     /* Free the pages in oldspace, but not those marked dont_move. */
3632     bytes_freed = free_oldspace();
3633
3634     /* If the GC is not raising the age then lower the generation back
3635      * to its normal generation number */
3636     if (!raise) {
3637         for (i = 0; i < last_free_page; i++)
3638             if ((page_table[i].bytes_used != 0)
3639                 && (page_table[i].gen == NUM_GENERATIONS))
3640                 page_table[i].gen = generation;
3641         gc_assert(generations[generation].bytes_allocated == 0);
3642         generations[generation].bytes_allocated =
3643             generations[NUM_GENERATIONS].bytes_allocated;
3644         generations[NUM_GENERATIONS].bytes_allocated = 0;
3645     }
3646
3647     /* Reset the alloc_start_page for generation. */
3648     generations[generation].alloc_start_page = 0;
3649     generations[generation].alloc_unboxed_start_page = 0;
3650     generations[generation].alloc_large_start_page = 0;
3651     generations[generation].alloc_large_unboxed_start_page = 0;
3652
3653     if (generation >= verify_gens) {
3654         if (gencgc_verbose)
3655             SHOW("verifying");
3656         verify_gc();
3657         verify_dynamic_space();
3658     }
3659
3660     /* Set the new gc trigger for the GCed generation. */
3661     generations[generation].gc_trigger =
3662         generations[generation].bytes_allocated
3663         + generations[generation].bytes_consed_between_gc;
3664
3665     if (raise)
3666         generations[generation].num_gc = 0;
3667     else
3668         ++generations[generation].num_gc;
3669 }
3670
3671 /* Update last_free_page, then SymbolValue(ALLOCATION_POINTER). */
3672 int
3673 update_x86_dynamic_space_free_pointer(void)
3674 {
3675     int last_page = -1;
3676     int i;
3677
3678     for (i = 0; i < NUM_PAGES; i++)
3679         if ((page_table[i].allocated != FREE_PAGE_FLAG)
3680             && (page_table[i].bytes_used != 0))
3681             last_page = i;
3682
3683     last_free_page = last_page+1;
3684
3685     SetSymbolValue(ALLOCATION_POINTER,
3686                    (lispobj)(((char *)heap_base) + last_free_page*PAGE_BYTES),0);
3687     return 0; /* dummy value: return something ... */
3688 }
3689
3690 /* GC all generations newer than last_gen, raising the objects in each
3691  * to the next older generation - we finish when all generations below
3692  * last_gen are empty.  Then if last_gen is due for a GC, or if
3693  * last_gen==NUM_GENERATIONS (the scratch generation?  eh?) we GC that
3694  * too.  The valid range for last_gen is: 0,1,...,NUM_GENERATIONS.
3695  *
3696  * We stop collecting at gencgc_oldest_gen_to_gc, even if this is less than
3697  * last_gen (oh, and note that by default it is NUM_GENERATIONS-1) */
3698  
3699 void
3700 collect_garbage(unsigned last_gen)
3701 {
3702     int gen = 0;
3703     int raise;
3704     int gen_to_wp;
3705     int i;
3706
3707     FSHOW((stderr, "/entering collect_garbage(%d)\n", last_gen));
3708
3709     if (last_gen > NUM_GENERATIONS) {
3710         FSHOW((stderr,
3711                "/collect_garbage: last_gen = %d, doing a level 0 GC\n",
3712                last_gen));
3713         last_gen = 0;
3714     }
3715
3716     /* Flush the alloc regions updating the tables. */
3717     gc_alloc_update_all_page_tables();
3718
3719     /* Verify the new objects created by Lisp code. */
3720     if (pre_verify_gen_0) {
3721         FSHOW((stderr, "pre-checking generation 0\n"));
3722         verify_generation(0);
3723     }
3724
3725     if (gencgc_verbose > 1)
3726         print_generation_stats(0);
3727
3728     do {
3729         /* Collect the generation. */
3730
3731         if (gen >= gencgc_oldest_gen_to_gc) {
3732             /* Never raise the oldest generation. */
3733             raise = 0;
3734         } else {
3735             raise =
3736                 (gen < last_gen)
3737                 || (generations[gen].num_gc >= generations[gen].trigger_age);
3738         }
3739
3740         if (gencgc_verbose > 1) {
3741             FSHOW((stderr,
3742                    "starting GC of generation %d with raise=%d alloc=%d trig=%d GCs=%d\n",
3743                    gen,
3744                    raise,
3745                    generations[gen].bytes_allocated,
3746                    generations[gen].gc_trigger,
3747                    generations[gen].num_gc));
3748         }
3749
3750         /* If an older generation is being filled, then update its
3751          * memory age. */
3752         if (raise == 1) {
3753             generations[gen+1].cum_sum_bytes_allocated +=
3754                 generations[gen+1].bytes_allocated;
3755         }
3756
3757         garbage_collect_generation(gen, raise);
3758
3759         /* Reset the memory age cum_sum. */
3760         generations[gen].cum_sum_bytes_allocated = 0;
3761
3762         if (gencgc_verbose > 1) {
3763             FSHOW((stderr, "GC of generation %d finished:\n", gen));
3764             print_generation_stats(0);
3765         }
3766
3767         gen++;
3768     } while ((gen <= gencgc_oldest_gen_to_gc)
3769              && ((gen < last_gen)
3770                  || ((gen <= gencgc_oldest_gen_to_gc)
3771                      && raise
3772                      && (generations[gen].bytes_allocated
3773                          > generations[gen].gc_trigger)
3774                      && (gen_av_mem_age(gen)
3775                          > generations[gen].min_av_mem_age))));
3776
3777     /* Now if gen-1 was raised all generations before gen are empty.
3778      * If it wasn't raised then all generations before gen-1 are empty.
3779      *
3780      * Now objects within this gen's pages cannot point to younger
3781      * generations unless they are written to. This can be exploited
3782      * by write-protecting the pages of gen; then when younger
3783      * generations are GCed only the pages which have been written
3784      * need scanning. */
3785     if (raise)
3786         gen_to_wp = gen;
3787     else
3788         gen_to_wp = gen - 1;
3789
3790     /* There's not much point in WPing pages in generation 0 as it is
3791      * never scavenged (except promoted pages). */
3792     if ((gen_to_wp > 0) && enable_page_protection) {
3793         /* Check that they are all empty. */
3794         for (i = 0; i < gen_to_wp; i++) {
3795             if (generations[i].bytes_allocated)
3796                 lose("trying to write-protect gen. %d when gen. %d nonempty",
3797                      gen_to_wp, i);
3798         }
3799         write_protect_generation_pages(gen_to_wp);
3800     }
3801
3802     /* Set gc_alloc() back to generation 0. The current regions should
3803      * be flushed after the above GCs. */
3804     gc_assert((boxed_region.free_pointer - boxed_region.start_addr) == 0);
3805     gc_alloc_generation = 0;
3806
3807     update_x86_dynamic_space_free_pointer();
3808     auto_gc_trigger = bytes_allocated + bytes_consed_between_gcs;
3809     if(gencgc_verbose)
3810         fprintf(stderr,"Next gc when %ld bytes have been consed\n",
3811                 auto_gc_trigger);
3812     SHOW("returning from collect_garbage");
3813 }
3814
3815 /* This is called by Lisp PURIFY when it is finished. All live objects
3816  * will have been moved to the RO and Static heaps. The dynamic space
3817  * will need a full re-initialization. We don't bother having Lisp
3818  * PURIFY flush the current gc_alloc() region, as the page_tables are
3819  * re-initialized, and every page is zeroed to be sure. */
3820 void
3821 gc_free_heap(void)
3822 {
3823     int page;
3824
3825     if (gencgc_verbose > 1)
3826         SHOW("entering gc_free_heap");
3827
3828     for (page = 0; page < NUM_PAGES; page++) {
3829         /* Skip free pages which should already be zero filled. */
3830         if (page_table[page].allocated != FREE_PAGE_FLAG) {
3831             void *page_start, *addr;
3832
3833             /* Mark the page free. The other slots are assumed invalid
3834              * when it is a FREE_PAGE_FLAG and bytes_used is 0 and it
3835              * should not be write-protected -- except that the
3836              * generation is used for the current region but it sets
3837              * that up. */
3838             page_table[page].allocated = FREE_PAGE_FLAG;
3839             page_table[page].bytes_used = 0;
3840
3841             /* Zero the page. */
3842             page_start = (void *)page_address(page);
3843
3844             /* First, remove any write-protection. */
3845             os_protect(page_start, PAGE_BYTES, OS_VM_PROT_ALL);
3846             page_table[page].write_protected = 0;
3847
3848             os_invalidate(page_start,PAGE_BYTES);
3849             addr = os_validate(page_start,PAGE_BYTES);
3850             if (addr == NULL || addr != page_start) {
3851                 lose("gc_free_heap: page moved, 0x%08x ==> 0x%08x",
3852                      page_start,
3853                      addr);
3854             }
3855         } else if (gencgc_zero_check_during_free_heap) {
3856             /* Double-check that the page is zero filled. */
3857             int *page_start, i;
3858             gc_assert(page_table[page].allocated == FREE_PAGE_FLAG);
3859             gc_assert(page_table[page].bytes_used == 0);
3860             page_start = (int *)page_address(page);
3861             for (i=0; i<1024; i++) {
3862                 if (page_start[i] != 0) {
3863                     lose("free region not zero at %x", page_start + i);
3864                 }
3865             }
3866         }
3867     }
3868
3869     bytes_allocated = 0;
3870
3871     /* Initialize the generations. */
3872     for (page = 0; page < NUM_GENERATIONS; page++) {
3873         generations[page].alloc_start_page = 0;
3874         generations[page].alloc_unboxed_start_page = 0;
3875         generations[page].alloc_large_start_page = 0;
3876         generations[page].alloc_large_unboxed_start_page = 0;
3877         generations[page].bytes_allocated = 0;
3878         generations[page].gc_trigger = 2000000;
3879         generations[page].num_gc = 0;
3880         generations[page].cum_sum_bytes_allocated = 0;
3881     }
3882
3883     if (gencgc_verbose > 1)
3884         print_generation_stats(0);
3885
3886     /* Initialize gc_alloc(). */
3887     gc_alloc_generation = 0;
3888
3889     gc_set_region_empty(&boxed_region);
3890     gc_set_region_empty(&unboxed_region);
3891
3892     last_free_page = 0;
3893     SetSymbolValue(ALLOCATION_POINTER, (lispobj)((char *)heap_base),0);
3894
3895     if (verify_after_free_heap) {
3896         /* Check whether purify has left any bad pointers. */
3897         if (gencgc_verbose)
3898             SHOW("checking after free_heap\n");
3899         verify_gc();
3900     }
3901 }
3902 \f
3903 void
3904 gc_init(void)
3905 {
3906     int i;
3907
3908     gc_init_tables();
3909     scavtab[SIMPLE_VECTOR_WIDETAG] = scav_vector;
3910     scavtab[WEAK_POINTER_WIDETAG] = scav_weak_pointer;
3911     transother[SIMPLE_ARRAY_WIDETAG] = trans_boxed_large;
3912
3913     heap_base = (void*)DYNAMIC_SPACE_START;
3914
3915     /* Initialize each page structure. */
3916     for (i = 0; i < NUM_PAGES; i++) {
3917         /* Initialize all pages as free. */
3918         page_table[i].allocated = FREE_PAGE_FLAG;
3919         page_table[i].bytes_used = 0;
3920
3921         /* Pages are not write-protected at startup. */
3922         page_table[i].write_protected = 0;
3923     }
3924
3925     bytes_allocated = 0;
3926
3927     /* Initialize the generations.
3928      *
3929      * FIXME: very similar to code in gc_free_heap(), should be shared */
3930     for (i = 0; i < NUM_GENERATIONS; i++) {
3931         generations[i].alloc_start_page = 0;
3932         generations[i].alloc_unboxed_start_page = 0;
3933         generations[i].alloc_large_start_page = 0;
3934         generations[i].alloc_large_unboxed_start_page = 0;
3935         generations[i].bytes_allocated = 0;
3936         generations[i].gc_trigger = 2000000;
3937         generations[i].num_gc = 0;
3938         generations[i].cum_sum_bytes_allocated = 0;
3939         /* the tune-able parameters */
3940         generations[i].bytes_consed_between_gc = 2000000;
3941         generations[i].trigger_age = 1;
3942         generations[i].min_av_mem_age = 0.75;
3943     }
3944
3945     /* Initialize gc_alloc. */
3946     gc_alloc_generation = 0;
3947     gc_set_region_empty(&boxed_region);
3948     gc_set_region_empty(&unboxed_region);
3949
3950     last_free_page = 0;
3951
3952 }
3953
3954 /*  Pick up the dynamic space from after a core load.
3955  *
3956  *  The ALLOCATION_POINTER points to the end of the dynamic space.
3957  */
3958
3959 static void
3960 gencgc_pickup_dynamic(void)
3961 {
3962     int page = 0;
3963     int alloc_ptr = SymbolValue(ALLOCATION_POINTER,0);
3964     lispobj *prev=(lispobj *)page_address(page);
3965
3966     do {
3967         lispobj *first,*ptr= (lispobj *)page_address(page);
3968         page_table[page].allocated = BOXED_PAGE_FLAG;
3969         page_table[page].gen = 0;
3970         page_table[page].bytes_used = PAGE_BYTES;
3971         page_table[page].large_object = 0;
3972
3973         first=search_space(prev,(ptr+2)-prev,ptr);
3974         if(ptr == first)  prev=ptr; 
3975         page_table[page].first_object_offset =
3976             (void *)prev - page_address(page);
3977         page++;
3978     } while (page_address(page) < alloc_ptr);
3979
3980     generations[0].bytes_allocated = PAGE_BYTES*page;
3981     bytes_allocated = PAGE_BYTES*page;
3982
3983 }
3984
3985
3986 void
3987 gc_initialize_pointers(void)
3988 {
3989     gencgc_pickup_dynamic();
3990 }
3991
3992
3993 \f
3994
3995 /* alloc(..) is the external interface for memory allocation. It
3996  * allocates to generation 0. It is not called from within the garbage
3997  * collector as it is only external uses that need the check for heap
3998  * size (GC trigger) and to disable the interrupts (interrupts are
3999  * always disabled during a GC).
4000  *
4001  * The vops that call alloc(..) assume that the returned space is zero-filled.
4002  * (E.g. the most significant word of a 2-word bignum in MOVE-FROM-UNSIGNED.)
4003  *
4004  * The check for a GC trigger is only performed when the current
4005  * region is full, so in most cases it's not needed. */
4006
4007 char *
4008 alloc(int nbytes)
4009 {
4010     struct thread *th=arch_os_get_current_thread();
4011     struct alloc_region *region=
4012 #ifdef LISP_FEATURE_SB_THREAD
4013         th ? &(th->alloc_region) : &boxed_region; 
4014 #else
4015         &boxed_region; 
4016 #endif
4017     void *new_obj;
4018     void *new_free_pointer;
4019
4020     /* Check for alignment allocation problems. */
4021     gc_assert((((unsigned)region->free_pointer & 0x7) == 0)
4022               && ((nbytes & 0x7) == 0));
4023     if(all_threads)
4024         /* there are a few places in the C code that allocate data in the
4025          * heap before Lisp starts.  This is before interrupts are enabled,
4026          * so we don't need to check for pseudo-atomic */
4027 #ifdef LISP_FEATURE_SB_THREAD
4028         if(!SymbolValue(PSEUDO_ATOMIC_ATOMIC,th)) {
4029             register u32 fs;
4030             fprintf(stderr, "fatal error in thread 0x%x, pid=%d\n",
4031                     th,getpid());
4032             __asm__("movl %fs,%0" : "=r" (fs)  : );
4033             fprintf(stderr, "fs is %x, th->tls_cookie=%x \n",
4034                     debug_get_fs(),th->tls_cookie);
4035             lose("If you see this message before 2004.01.31, mail details to sbcl-devel\n");
4036         }
4037 #else
4038     gc_assert(SymbolValue(PSEUDO_ATOMIC_ATOMIC,th));
4039 #endif
4040     
4041     /* maybe we can do this quickly ... */
4042     new_free_pointer = region->free_pointer + nbytes;
4043     if (new_free_pointer <= region->end_addr) {
4044         new_obj = (void*)(region->free_pointer);
4045         region->free_pointer = new_free_pointer;
4046         return(new_obj);        /* yup */
4047     }
4048     
4049     /* we have to go the long way around, it seems.  Check whether 
4050      * we should GC in the near future
4051      */
4052     if (auto_gc_trigger && bytes_allocated > auto_gc_trigger) {
4053         /* set things up so that GC happens when we finish the PA
4054          * section.  We only do this if there wasn't a pending handler
4055          * already, in case it was a gc.  If it wasn't a GC, the next
4056          * allocation will get us back to this point anyway, so no harm done
4057          */
4058         struct interrupt_data *data=th->interrupt_data;
4059         if(!data->pending_handler) 
4060             maybe_defer_handler(interrupt_maybe_gc_int,data,0,0,0);
4061     }
4062     new_obj = gc_alloc_with_region(nbytes,0,region,0);
4063     return (new_obj);
4064 }
4065 \f
4066 /*
4067  * shared support for the OS-dependent signal handlers which
4068  * catch GENCGC-related write-protect violations
4069  */
4070
4071 void unhandled_sigmemoryfault(void);
4072
4073 /* Depending on which OS we're running under, different signals might
4074  * be raised for a violation of write protection in the heap. This
4075  * function factors out the common generational GC magic which needs
4076  * to invoked in this case, and should be called from whatever signal
4077  * handler is appropriate for the OS we're running under.
4078  *
4079  * Return true if this signal is a normal generational GC thing that
4080  * we were able to handle, or false if it was abnormal and control
4081  * should fall through to the general SIGSEGV/SIGBUS/whatever logic. */
4082
4083 int
4084 gencgc_handle_wp_violation(void* fault_addr)
4085 {
4086     int  page_index = find_page_index(fault_addr);
4087
4088 #ifdef QSHOW_SIGNALS
4089     FSHOW((stderr, "heap WP violation? fault_addr=%x, page_index=%d\n",
4090            fault_addr, page_index));
4091 #endif
4092
4093     /* Check whether the fault is within the dynamic space. */
4094     if (page_index == (-1)) {
4095
4096         /* It can be helpful to be able to put a breakpoint on this
4097          * case to help diagnose low-level problems. */
4098         unhandled_sigmemoryfault();
4099
4100         /* not within the dynamic space -- not our responsibility */
4101         return 0;
4102
4103     } else {
4104         if (page_table[page_index].write_protected) {
4105             /* Unprotect the page. */
4106             os_protect(page_address(page_index), PAGE_BYTES, OS_VM_PROT_ALL);
4107             page_table[page_index].write_protected_cleared = 1;
4108             page_table[page_index].write_protected = 0;
4109         } else {  
4110             /* The only acceptable reason for this signal on a heap
4111              * access is that GENCGC write-protected the page.
4112              * However, if two CPUs hit a wp page near-simultaneously,
4113              * we had better not have the second one lose here if it
4114              * does this test after the first one has already set wp=0
4115              */
4116             if(page_table[page_index].write_protected_cleared != 1) 
4117                 lose("fault in heap page not marked as write-protected");
4118         }
4119         /* Don't worry, we can handle it. */
4120         return 1;
4121     }
4122 }
4123 /* This is to be called when we catch a SIGSEGV/SIGBUS, determine that
4124  * it's not just a case of the program hitting the write barrier, and
4125  * are about to let Lisp deal with it. It's basically just a
4126  * convenient place to set a gdb breakpoint. */
4127 void
4128 unhandled_sigmemoryfault()
4129 {}
4130
4131 void gc_alloc_update_all_page_tables(void)
4132 {
4133     /* Flush the alloc regions updating the tables. */
4134     struct thread *th;
4135     for_each_thread(th) 
4136         gc_alloc_update_page_tables(0, &th->alloc_region);
4137     gc_alloc_update_page_tables(1, &unboxed_region);
4138     gc_alloc_update_page_tables(0, &boxed_region);
4139 }
4140 void 
4141 gc_set_region_empty(struct alloc_region *region)
4142 {
4143     region->first_page = 0;
4144     region->last_page = -1;
4145     region->start_addr = page_address(0);
4146     region->free_pointer = page_address(0);
4147     region->end_addr = page_address(0);
4148 }
4149