automate widetag dispatching
[sbcl.git] / src / code / array.lisp
index 6296eb4..efd993e 100644 (file)
@@ -12,7 +12,7 @@
 (in-package "SB!IMPL")
 
 #!-sb-fluid
-(declaim (inline fill-pointer array-has-fill-pointer-p adjustable-array-p
+(declaim (inline adjustable-array-p
                  array-displacement))
 \f
 ;;;; miscellaneous accessor functions
@@ -30,7 +30,8 @@
   (def %array-available-elements)
   (def %array-data-vector)
   (def %array-displacement)
-  (def %array-displaced-p))
+  (def %array-displaced-p)
+  (def %array-diplaced-from))
 
 (defun %array-rank (array)
   (%array-rank array))
            (fixnum index))
   (%check-bound array bound index))
 
+(defun %with-array-data/fp (array start end)
+  (%with-array-data-macro array start end :check-bounds t :check-fill-pointer t))
+
 (defun %with-array-data (array start end)
-  (%with-array-data-macro array start end :fail-inline? t))
+  (%with-array-data-macro array start end :check-bounds t :check-fill-pointer nil))
 
 (defun %data-vector-and-index (array index)
   (if (array-header-p array)
           (%with-array-data array index nil)
         (values vector index))
       (values array index)))
-
-;;; It'd waste space to expand copies of error handling in every
-;;; inline %WITH-ARRAY-DATA, so we have them call this function
-;;; instead. This is just a wrapper which is known never to return.
-(defun failed-%with-array-data (array start end)
-  (declare (notinline %with-array-data))
-  (%with-array-data array start end)
-  (bug "called FAILED-%WITH-ARRAY-DATA with valid array parameters?"))
 \f
 ;;;; MAKE-ARRAY
 (eval-when (:compile-toplevel :execute)
      (values #.sb!vm:simple-bit-vector-widetag 1))
     ;; OK, we have to wade into SUBTYPEPing after all.
     (t
+     (unless *type-system-initialized*
+       (bug "SUBTYPEP dispatch for MAKE-ARRAY before the type system is ready"))
      #.`(pick-vector-type type
          ,@(map 'list
                 (lambda (saetp)
                  (setf (%array-fill-pointer-p array) nil)))
           (setf (%array-available-elements array) total-size)
           (setf (%array-data-vector array) data)
+          (setf (%array-displaced-from array) nil)
           (cond (displaced-to
                  (when (or initial-element-p initial-contents-p)
                    (error "Neither :INITIAL-ELEMENT nor :INITIAL-CONTENTS ~
                             (array-total-size displaced-to))
                      (error "~S doesn't have enough elements." displaced-to))
                    (setf (%array-displacement array) offset)
-                   (setf (%array-displaced-p array) t)))
+                   (setf (%array-displaced-p array) t)
+                   (%save-displaced-array-backpointer array data)))
                 (t
                  (setf (%array-displaced-p array) nil)))
           (let ((axis 0))
@@ -316,21 +316,149 @@ of specialized arrays is supported."
   "Construct a SIMPLE-VECTOR from the given objects."
   (coerce (the list objects) 'simple-vector))
 \f
+
 ;;;; accessor/setter functions
-(defun hairy-data-vector-ref (array index)
-  (with-array-data ((vector array) (index index) (end))
-    (declare (ignore end))
-    (etypecase vector .
-               #.(map 'list
-                      (lambda (saetp)
-                        (let* ((type (sb!vm:saetp-specifier saetp))
-                               (atype `(simple-array ,type (*))))
-                          `(,atype
-                            (data-vector-ref (the ,atype vector) index))))
-                      (sort
-                       (copy-seq
-                        sb!vm:*specialized-array-element-type-properties*)
-                       #'> :key #'sb!vm:saetp-importance)))))
+
+;;; Dispatch to an optimized routine the data vector accessors for
+;;; each different specialized vector type. Do dispatching by looking
+;;; up the widetag in the array rather than with the typecases, which
+;;; as of 1.0.5 compiles to a naive sequence of linear TYPEPs. Also
+;;; provide separate versions where bounds checking has been moved
+;;; from the callee to the caller, since it's much cheaper to do once
+;;; the type information is available. Finally, for each of these
+;;; routines also provide a slow path, taken for arrays that are not
+;;; vectors or not simple.
+(macrolet ((def (name table-name)
+             `(progn
+                (defglobal ,table-name (make-array ,(1+ sb!vm:widetag-mask)))
+                (defmacro ,name (array-var)
+                  `(the function
+                     (let ((tag 0))
+                       (when (sb!vm::%other-pointer-p ,array-var)
+                         (setf tag (%other-pointer-widetag ,array-var)))
+                       (svref ,',table-name tag)))))))
+  (def !find-data-vector-setter %%data-vector-setters%%)
+  (def !find-data-vector-setter/check-bounds %%data-vector-setters/check-bounds%%)
+  (def !find-data-vector-reffer %%data-vector-reffers%%)
+  (def !find-data-vector-reffer/check-bounds %%data-vector-reffers/check-bounds%%))
+
+(macrolet ((%ref (accessor-getter extra-params)
+             `(funcall (,accessor-getter array) array index ,@extra-params))
+           (define (accessor-name slow-accessor-name accessor-getter
+                                  extra-params check-bounds)
+             `(progn
+                (defun ,accessor-name (array index ,@extra-params)
+                  (declare (optimize speed
+                                     ;; (SAFETY 0) is ok. All calls to
+                                     ;; these functions are generated by
+                                     ;; the compiler, so argument count
+                                     ;; checking isn't needed. Type checking
+                                     ;; is done implicitly via the widetag
+                                     ;; dispatch.
+                                     (safety 0)))
+                  (%ref ,accessor-getter ,extra-params))
+                (defun ,slow-accessor-name (array index ,@extra-params)
+                  (declare (optimize speed (safety 0)))
+                  (if (not (%array-displaced-p array))
+                      ;; The reasonably quick path of non-displaced complex
+                      ;; arrays.
+                      (let ((array (%array-data-vector array)))
+                        (%ref ,accessor-getter ,extra-params))
+                      ;; The real slow path.
+                      (with-array-data
+                          ((vector array)
+                           (index (locally
+                                      (declare (optimize (speed 1) (safety 1)))
+                                    (,@check-bounds index)))
+                           (end)
+                           :force-inline t)
+                        (declare (ignore end))
+                        (,accessor-name vector index ,@extra-params)))))))
+  (define hairy-data-vector-ref slow-hairy-data-vector-ref
+    !find-data-vector-reffer
+    nil (progn))
+  (define hairy-data-vector-set slow-hairy-data-vector-set
+    !find-data-vector-setter
+    (new-value) (progn))
+  (define hairy-data-vector-ref/check-bounds
+      slow-hairy-data-vector-ref/check-bounds
+    !find-data-vector-reffer/check-bounds
+    nil (%check-bound array (array-dimension array 0)))
+  (define hairy-data-vector-set/check-bounds
+      slow-hairy-data-vector-set/check-bounds
+    !find-data-vector-setter/check-bounds
+    (new-value) (%check-bound array (array-dimension array 0))))
+
+(defun hairy-ref-error (array index &optional new-value)
+  (declare (ignore index new-value))
+  (error 'type-error
+         :datum array
+         :expected-type 'vector))
+
+(macrolet ((define-reffer (saetp check-form)
+             (let* ((type (sb!vm:saetp-specifier saetp))
+                    (atype `(simple-array ,type (*))))
+               `(named-lambda optimized-data-vector-ref (vector index)
+                  (declare (optimize speed (safety 0)))
+                  (data-vector-ref (the ,atype vector)
+                                   (locally
+                                       (declare (optimize (safety 1)))
+                                     (the index
+                                       (,@check-form index)))))))
+           (define-setter (saetp check-form)
+             (let* ((type (sb!vm:saetp-specifier saetp))
+                    (atype `(simple-array ,type (*))))
+               `(named-lambda optimized-data-vector-set (vector index new-value)
+                  (declare (optimize speed (safety 0)))
+                  (data-vector-set (the ,atype vector)
+                                   (locally
+                                       (declare (optimize (safety 1)))
+                                     (the index
+                                       (,@check-form index)))
+                                   (locally
+                                       ;; SPEED 1 needed to avoid the compiler
+                                       ;; from downgrading the type check to
+                                       ;; a cheaper one.
+                                       (declare (optimize (speed 1)
+                                                          (safety 1)))
+                                     (the ,type new-value)))
+                  ;; For specialized arrays, the return from
+                  ;; data-vector-set would have to be reboxed to be a
+                  ;; (Lisp) return value; instead, we use the
+                  ;; already-boxed value as the return.
+                  new-value)))
+           (define-reffers (symbol deffer check-form slow-path)
+             `(progn
+                ;; FIXME/KLUDGE: can't just FILL here, because genesis doesn't
+                ;; preserve the binding, so re-initiaize as NS doesn't have
+                ;; the energy to figure out to change that right now.
+                (setf ,symbol (make-array (1+ sb!vm::widetag-mask)
+                                          :initial-element #'hairy-ref-error))
+                ,@(loop for widetag in '(sb!vm:complex-vector-widetag
+                                         sb!vm:complex-vector-nil-widetag
+                                         sb!vm:complex-bit-vector-widetag
+                                         #!+sb-unicode sb!vm:complex-character-string-widetag
+                                         sb!vm:complex-base-string-widetag
+                                         sb!vm:simple-array-widetag
+                                         sb!vm:complex-array-widetag)
+                        collect `(setf (svref ,symbol ,widetag) ,slow-path))
+                ,@(loop for saetp across sb!vm:*specialized-array-element-type-properties*
+                        for widetag = (sb!vm:saetp-typecode saetp)
+                        collect `(setf (svref ,symbol ,widetag)
+                                       (,deffer ,saetp ,check-form))))))
+  (defun !hairy-data-vector-reffer-init ()
+    (define-reffers %%data-vector-reffers%% define-reffer
+      (progn)
+      #'slow-hairy-data-vector-ref)
+    (define-reffers %%data-vector-setters%% define-setter
+      (progn)
+      #'slow-hairy-data-vector-set)
+    (define-reffers %%data-vector-reffers/check-bounds%% define-reffer
+      (%check-bound vector (length vector))
+      #'slow-hairy-data-vector-ref/check-bounds)
+    (define-reffers %%data-vector-setters/check-bounds%% define-setter
+      (%check-bound vector (length vector))
+      #'slow-hairy-data-vector-set/check-bounds)))
 
 ;;; (Ordinary DATA-VECTOR-REF usage compiles into a vop, but
 ;;; DATA-VECTOR-REF is also FOLDABLE, and this ordinary function
@@ -338,27 +466,36 @@ of specialized arrays is supported."
 (defun data-vector-ref (array index)
   (hairy-data-vector-ref array index))
 
-(defun hairy-data-vector-set (array index new-value)
-  (with-array-data ((vector array) (index index) (end))
-    (declare (ignore end))
-    (etypecase vector .
-               #.(map 'list
-                      (lambda (saetp)
-                        (let* ((type (sb!vm:saetp-specifier saetp))
-                               (atype `(simple-array ,type (*))))
-                          `(,atype
-                            (data-vector-set (the ,atype vector) index
-                                             (the ,type new-value))
-                            ;; For specialized arrays, the return from
-                            ;; data-vector-set would have to be
-                            ;; reboxed to be a (Lisp) return value;
-                            ;; instead, we use the already-boxed value
-                            ;; as the return.
-                            new-value)))
-                      (sort
-                       (copy-seq
-                        sb!vm:*specialized-array-element-type-properties*)
-                       #'> :key #'sb!vm:saetp-importance)))))
+(defun data-vector-ref-with-offset (array index offset)
+  (hairy-data-vector-ref array (+ index offset)))
+
+(defun invalid-array-p (array)
+  (and (array-header-p array)
+       (consp (%array-displaced-p array))))
+
+(declaim (ftype (function (array) nil) invalid-array-error))
+(defun invalid-array-error (array)
+  (aver (array-header-p array))
+  ;; Array invalidation stashes the original dimensions here...
+  (let ((dims (%array-displaced-p array))
+        (et (array-element-type array)))
+    (error 'invalid-array-error
+           :datum array
+           :expected-type
+           (if (cdr dims)
+               `(array ,et ,dims)
+               `(vector ,et ,@dims)))))
+
+(declaim (ftype (function (array integer integer &optional t) nil)
+                invalid-array-index-error))
+(defun invalid-array-index-error (array index bound &optional axis)
+  (if (invalid-array-p array)
+      (invalid-array-error array)
+      (error 'invalid-array-index-error
+             :array array
+             :axis axis
+             :datum index
+             :expected-type `(integer 0 (,bound)))))
 
 ;;; SUBSCRIPTS has a dynamic-extent list structure and is destroyed
 (defun %array-row-major-index (array subscripts
@@ -381,11 +518,7 @@ of specialized arrays is supported."
             (declare (fixnum dim))
             (unless (and (fixnump index) (< -1 index dim))
               (if invalid-index-error-p
-                  (error 'simple-type-error
-                         :format-control "invalid index ~W~[~;~:; on axis ~:*~W~] in ~S"
-                         :format-arguments (list index axis array)
-                         :datum index
-                         :expected-type `(integer 0 (,dim)))
+                  (invalid-array-index-error array index dim axis)
                   (return-from %array-row-major-index nil)))
             (incf result (* chunk-size (the fixnum index)))
             (setf chunk-size (* chunk-size dim))))
@@ -393,35 +526,28 @@ of specialized arrays is supported."
               (length (length (the (simple-array * (*)) array))))
           (unless (and (fixnump index) (< -1 index length))
             (if invalid-index-error-p
-                ;; FIXME: perhaps this should share a format-string
-                ;; with INVALID-ARRAY-INDEX-ERROR or
-                ;; INDEX-TOO-LARGE-ERROR?
-                (error 'simple-type-error
-                       :format-control "invalid index ~W in ~S"
-                       :format-arguments (list index array)
-                       :datum index
-                       :expected-type `(integer 0 (,length)))
+                (invalid-array-index-error array index length)
                 (return-from %array-row-major-index nil)))
           index))))
 
 (defun array-in-bounds-p (array &rest subscripts)
   #!+sb-doc
-  "Return T if the SUBSCIPTS are in bounds for the ARRAY, NIL otherwise."
+  "Return T if the SUBSCRIPTS are in bounds for the ARRAY, NIL otherwise."
   (if (%array-row-major-index array subscripts nil)
       t))
 
 (defun array-row-major-index (array &rest subscripts)
-  (declare (dynamic-extent subscripts))
+  (declare (truly-dynamic-extent subscripts))
   (%array-row-major-index array subscripts))
 
 (defun aref (array &rest subscripts)
   #!+sb-doc
   "Return the element of the ARRAY specified by the SUBSCRIPTS."
-  (declare (dynamic-extent subscripts))
+  (declare (truly-dynamic-extent subscripts))
   (row-major-aref array (%array-row-major-index array subscripts)))
 
 (defun %aset (array &rest stuff)
-  (declare (dynamic-extent stuff))
+  (declare (truly-dynamic-extent stuff))
   (let ((subscripts (butlast stuff))
         (new-value (car (last stuff))))
     (setf (row-major-aref array (%array-row-major-index array subscripts))
@@ -454,7 +580,7 @@ of specialized arrays is supported."
 
 #!-sb-fluid (declaim (inline (setf aref)))
 (defun (setf aref) (new-value array &rest subscripts)
-  (declare (dynamic-extent subscripts))
+  (declare (truly-dynamic-extent subscripts))
   (declare (type array array))
   (setf (row-major-aref array (%array-row-major-index array subscripts))
         new-value))
@@ -585,25 +711,7 @@ of specialized arrays is supported."
          (error "Axis number ~W is too big; ~S only has ~D dimension~:P."
                 axis-number array (%array-rank array)))
         (t
-         ;; ANSI sayeth (ADJUST-ARRAY dictionary entry):
-         ;;
-         ;;   "If A is displaced to B, the consequences are
-         ;;   unspecified if B is adjusted in such a way that it no
-         ;;   longer has enough elements to satisfy A.
-         ;;
-         ;; In situations where this matters we should be doing a
-         ;; bounds-check, which in turn uses ARRAY-DIMENSION -- so
-         ;; this seems like a good place to signal an error.
-         (multiple-value-bind (target offset) (array-displacement array)
-           (when (and target
-                      (> (array-total-size array)
-                         (- (array-total-size target) offset)))
-               (error 'displaced-to-array-too-small-error
-                      :format-control "~@<The displaced-to array is too small. ~S ~
-                                      elements after offset required, ~S available.~:@>"
-                      :format-arguments (list (array-total-size array)
-                                              (- (array-total-size target) offset))))
-           (%array-dimension array axis-number)))))
+         (%array-dimension array axis-number))))
 
 (defun array-dimensions (array)
   #!+sb-doc
@@ -646,37 +754,45 @@ of specialized arrays is supported."
 \f
 ;;;; fill pointer frobbing stuff
 
+(declaim (inline array-has-fill-pointer-p))
 (defun array-has-fill-pointer-p (array)
   #!+sb-doc
   "Return T if the given ARRAY has a fill pointer, or NIL otherwise."
   (declare (array array))
   (and (array-header-p array) (%array-fill-pointer-p array)))
 
+(defun fill-pointer-error (vector arg)
+  (cond (arg
+         (aver (array-has-fill-pointer-p vector))
+         (let ((max (%array-available-elements vector)))
+           (error 'simple-type-error
+                  :datum arg
+                  :expected-type (list 'integer 0 max)
+                  :format-control "The new fill pointer, ~S, is larger than the length of the vector (~S.)"
+                  :format-arguments (list arg max))))
+        (t
+         (error 'simple-type-error
+                :datum vector
+                :expected-type '(and vector (satisfies array-has-fill-pointer-p))
+                :format-control "~S is not an array with a fill pointer."
+                :format-arguments (list vector)))))
+
+(declaim (inline fill-pointer))
 (defun fill-pointer (vector)
   #!+sb-doc
   "Return the FILL-POINTER of the given VECTOR."
-  (declare (vector vector))
-  (if (and (array-header-p vector) (%array-fill-pointer-p vector))
+  (if (array-has-fill-pointer-p vector)
       (%array-fill-pointer vector)
-      (error 'simple-type-error
-             :datum vector
-             :expected-type '(and vector (satisfies array-has-fill-pointer-p))
-             :format-control "~S is not an array with a fill pointer."
-             :format-arguments (list vector))))
+      (fill-pointer-error vector nil)))
 
 (defun %set-fill-pointer (vector new)
-  (declare (vector vector) (fixnum new))
-  (if (and (array-header-p vector) (%array-fill-pointer-p vector))
-      (if (> new (%array-available-elements vector))
-        (error
-         "The new fill pointer, ~S, is larger than the length of the vector."
-         new)
-        (setf (%array-fill-pointer vector) new))
-      (error 'simple-type-error
-             :datum vector
-             :expected-type '(and vector (satisfies array-has-fill-pointer-p))
-             :format-control "~S is not an array with a fill pointer."
-             :format-arguments (list vector))))
+  (flet ((oops (x)
+           (fill-pointer-error vector x)))
+    (if (array-has-fill-pointer-p vector)
+        (if (> new (%array-available-elements vector))
+            (oops new)
+            (setf (%array-fill-pointer vector) new))
+        (oops nil))))
 
 ;;; FIXME: It'd probably make sense to use a MACROLET to share the
 ;;; guts of VECTOR-PUSH between VECTOR-PUSH-EXTEND. Such a macro
@@ -689,25 +805,28 @@ of specialized arrays is supported."
    to NEW-EL, and increment the fill pointer by one. If the fill pointer is
    too large, NIL is returned, otherwise the index of the pushed element is
    returned."
-  (declare (vector array))
   (let ((fill-pointer (fill-pointer array)))
     (declare (fixnum fill-pointer))
     (cond ((= fill-pointer (%array-available-elements array))
            nil)
           (t
-           (setf (aref array fill-pointer) new-el)
+           (locally (declare (optimize (safety 0)))
+             (setf (aref array fill-pointer) new-el))
            (setf (%array-fill-pointer array) (1+ fill-pointer))
            fill-pointer))))
 
 (defun vector-push-extend (new-element
                            vector
                            &optional
-                           (extension (1+ (length vector))))
-  (declare (vector vector) (fixnum extension))
+                           (min-extension
+                            (let ((length (length vector)))
+                              (min (1+ length)
+                                   (- array-dimension-limit length)))))
+  (declare (fixnum min-extension))
   (let ((fill-pointer (fill-pointer vector)))
     (declare (fixnum fill-pointer))
     (when (= fill-pointer (%array-available-elements vector))
-      (adjust-array vector (+ fill-pointer extension)))
+      (adjust-array vector (+ fill-pointer (max 1 min-extension))))
     ;; disable bounds checking
     (locally (declare (optimize (safety 0)))
       (setf (aref vector fill-pointer) new-element))
@@ -718,7 +837,6 @@ of specialized arrays is supported."
   #!+sb-doc
   "Decrease the fill pointer by 1 and return the element pointed to by the
   new fill pointer."
-  (declare (vector array))
   (let ((fill-pointer (fill-pointer array)))
     (declare (fixnum fill-pointer))
     (if (zerop fill-pointer)
@@ -740,6 +858,8 @@ of specialized arrays is supported."
                            displaced-to displaced-index-offset)
   #!+sb-doc
   "Adjust ARRAY's dimensions to the given DIMENSIONS and stuff."
+  (when (invalid-array-p array)
+    (invalid-array-error array))
   (let ((dimensions (if (listp dimensions) dimensions (list dimensions))))
     (cond ((/= (the fixnum (length (the list dimensions)))
                (the fixnum (array-rank array)))
@@ -770,7 +890,7 @@ of specialized arrays is supported."
                    (set-array-header array array-data array-size
                                  (get-new-fill-pointer array array-size
                                                        fill-pointer)
-                                 0 dimensions nil)
+                                 0 dimensions nil nil)
                    (if (array-header-p array)
                        ;; simple multidimensional or single dimensional array
                        (make-array dimensions
@@ -797,7 +917,7 @@ of specialized arrays is supported."
                    (set-array-header array displaced-to array-size
                                      (get-new-fill-pointer array array-size
                                                            fill-pointer)
-                                     displacement dimensions t)
+                                     displacement dimensions t nil)
                    ;; simple multidimensional or single dimensional array
                    (make-array dimensions
                                :element-type element-type
@@ -827,7 +947,7 @@ of specialized arrays is supported."
                      (set-array-header array new-data new-length
                                        (get-new-fill-pointer array new-length
                                                              fill-pointer)
-                                       0 dimensions nil)
+                                       0 dimensions nil nil)
                      new-data))))
             (t
              (let ((old-length (%array-available-elements array))
@@ -853,12 +973,12 @@ of specialized arrays is supported."
                                        initial-element-p))
                    (if (adjustable-array-p array)
                        (set-array-header array new-data new-length
-                                         new-length 0 dimensions nil)
+                                         nil 0 dimensions nil nil)
                        (let ((new-array
                               (make-array-header
                                sb!vm:simple-array-widetag array-rank)))
                          (set-array-header new-array new-data new-length
-                                           new-length 0 dimensions nil)))))))))))
+                                           nil 0 dimensions nil t)))))))))))
 
 
 (defun get-new-fill-pointer (old-array new-array-size fill-pointer)
@@ -938,9 +1058,76 @@ of specialized arrays is supported."
      vector)
     (t (subseq vector 0 new-length))))
 
+;;; BIG THREAD SAFETY NOTE
+;;;
+;;; ADJUST-ARRAY/SET-ARRAY-HEADER, and its callees are very
+;;; thread unsafe. They are nonatomic, and can mess with parallel
+;;; code using the same arrays.
+;;;
+;;; A likely seeming fix is an additional level of indirection:
+;;; ARRAY-HEADER -> ARRAY-INFO -> ... where ARRAY-HEADER would
+;;; hold nothing but the pointer to ARRAY-INFO, and ARRAY-INFO
+;;; would hold everything ARRAY-HEADER now holds. This allows
+;;; consing up a new ARRAY-INFO and replacing it atomically in
+;;; the ARRAY-HEADER.
+;;;
+;;; %WALK-DISPLACED-ARRAY-BACKPOINTERS is an especially nasty
+;;; one: not only is it needed extremely rarely, which makes
+;;; any thread safety bugs involving it look like rare random
+;;; corruption, but because it walks the chain *upwards*, which
+;;; may violate user expectations.
+
+(defun %save-displaced-array-backpointer (array data)
+  (flet ((purge (pointers)
+           (remove-if (lambda (value)
+                        (or (not value) (eq array value)))
+                      pointers
+                      :key #'weak-pointer-value)))
+    ;; Add backpointer to the new data vector if it has a header.
+    (when (array-header-p data)
+      (setf (%array-displaced-from data)
+            (cons (make-weak-pointer array)
+                  (purge (%array-displaced-from data)))))
+    ;; Remove old backpointer, if any.
+    (let ((old-data (%array-data-vector array)))
+      (when (and (neq data old-data) (array-header-p old-data))
+        (setf (%array-displaced-from old-data)
+              (purge (%array-displaced-from old-data)))))))
+
+(defun %walk-displaced-array-backpointers (array new-length)
+  (dolist (p (%array-displaced-from array))
+    (let ((from (weak-pointer-value p)))
+      (when (and from (eq array (%array-data-vector from)))
+        (let ((requires (+ (%array-available-elements from)
+                           (%array-displacement from))))
+          (unless (>= new-length requires)
+            ;; ANSI sayeth (ADJUST-ARRAY dictionary entry):
+            ;;
+            ;;   "If A is displaced to B, the consequences are unspecified if B is
+            ;;   adjusted in such a way that it no longer has enough elements to
+            ;;   satisfy A.
+            ;;
+            ;; since we're hanging on a weak pointer here, we can't signal an
+            ;; error right now: the array that we're looking at might be
+            ;; garbage. Instead, we set all dimensions to zero so that next
+            ;; safe access to the displaced array will trap. Additionally, we
+            ;; save the original dimensions, so we can signal a more
+            ;; understandable error when the time comes.
+            (%walk-displaced-array-backpointers from 0)
+            (setf (%array-fill-pointer from) 0
+                  (%array-available-elements from) 0
+                  (%array-displaced-p from) (array-dimensions array))
+            (dotimes (i (%array-rank from))
+              (setf (%array-dimension from i) 0))))))))
+
 ;;; Fill in array header with the provided information, and return the array.
 (defun set-array-header (array data length fill-pointer displacement dimensions
-                         &optional displacedp)
+                         displacedp newp)
+  (if newp
+      (setf (%array-displaced-from array) nil)
+      (%walk-displaced-array-backpointers array length))
+  (when displacedp
+    (%save-displaced-array-backpointer array data))
   (setf (%array-data-vector array) data)
   (setf (%array-available-elements array) length)
   (cond (fill-pointer
@@ -957,53 +1144,71 @@ of specialized arrays is supported."
       (setf (%array-dimension array 0) dimensions))
   (setf (%array-displaced-p array) displacedp)
   array)
+
+;;; User visible extension
+(declaim (ftype (function (array) (values (simple-array * (*)) &optional))
+                array-storage-vector))
+(defun array-storage-vector (array)
+  "Returns the underlying storage vector of ARRAY, which must be a non-displaced array.
+
+In SBCL, if ARRAY is a of type \(SIMPLE-ARRAY * \(*)), it is its own storage
+vector. Multidimensional arrays, arrays with fill pointers, and adjustable
+arrays have an underlying storage vector with the same ARRAY-ELEMENT-TYPE as
+ARRAY, which this function returns.
+
+Important note: the underlying vector is an implementation detail. Even though
+this function exposes it, changes in the implementation may cause this
+function to be removed without further warning."
+  ;; KLUDGE: Without TRULY-THE the system is not smart enough to figure out that
+  ;; the return value is always of the known type.
+  (truly-the (simple-array * (*))
+             (if (array-header-p array)
+                 (if (%array-displaced-p array)
+                     (error "~S cannot be used with displaced arrays. Use ~S instead."
+                            'array-storage-vector 'array-displacement)
+                     (%array-data-vector array))
+                 array)))
 \f
-;;;; ZAP-ARRAY-DATA for ADJUST-ARRAY
 
-;;; a temporary to be used when OLD-DATA and NEW-DATA are EQ.
-;;; KLUDGE: Boy, DYNAMIC-EXTENT would be nice. This is rebound
-;;; to length zero array in each new thread.
-;;;
-;;; DX is probably a bad idea, because a with a big array it would
-;;; be fairly easy to blow the stack.
-;;;
-;;; Rebound per thread.
-(defvar *zap-array-data-temp* (make-array 1000 :initial-element t))
-
-(defun zap-array-data-temp (length element-type initial-element
-                            initial-element-p)
-  (declare (fixnum length))
-  (when (> length (the fixnum (length *zap-array-data-temp*)))
-    (setf *zap-array-data-temp*
-          (make-array length :initial-element t)))
-  (when initial-element-p
-    (unless (typep initial-element element-type)
-      (error "~S can't be used to initialize an array of type ~S."
-             initial-element element-type))
-    (fill (the simple-vector *zap-array-data-temp*) initial-element
-          :end length))
-  *zap-array-data-temp*)
+;;;; ZAP-ARRAY-DATA for ADJUST-ARRAY
 
 ;;; This does the grinding work for ADJUST-ARRAY. It zaps the data
 ;;; from the OLD-DATA in an arrangement specified by the OLD-DIMS to
 ;;; the NEW-DATA in an arrangement specified by the NEW-DIMS. OFFSET
 ;;; is a displaced offset to be added to computed indices of OLD-DATA.
-;;; NEW-LENGTH, ELEMENT-TYPE, INITIAL-ELEMENT, and INITIAL-ELEMENT-P
-;;; are used when OLD-DATA and NEW-DATA are EQ; in this case, a
-;;; temporary must be used and filled appropriately. When OLD-DATA and
-;;; NEW-DATA are not EQ, NEW-DATA has already been filled with any
-;;; specified initial-element.
 (defun zap-array-data (old-data old-dims offset new-data new-dims new-length
                        element-type initial-element initial-element-p)
-  (declare (list old-dims new-dims))
-  (setq old-dims (nreverse old-dims))
-  (setq new-dims (reverse new-dims))
-  (if (eq old-data new-data)
-      (let ((temp (zap-array-data-temp new-length element-type
-                                       initial-element initial-element-p)))
-        (zap-array-data-aux old-data old-dims offset temp new-dims)
-        (dotimes (i new-length) (setf (aref new-data i) (aref temp i))))
-      (zap-array-data-aux old-data old-dims offset new-data new-dims)))
+  (declare (list old-dims new-dims)
+           (fixnum new-length))
+  ;; OLD-DIMS comes from array-dimensions, which returns a fresh list
+  ;; at least in SBCL.
+  ;; NEW-DIMS comes from the user.
+  (setf old-dims (nreverse old-dims)
+        new-dims (reverse new-dims))
+  (cond ((eq old-data new-data)
+         ;; NEW-LENGTH, ELEMENT-TYPE, INITIAL-ELEMENT, and
+         ;; INITIAL-ELEMENT-P are used when OLD-DATA and NEW-DATA are
+         ;; EQ; in this case, a temporary must be used and filled
+         ;; appropriately. specified initial-element.
+         (when initial-element-p
+           ;; FIXME: transforming this TYPEP to someting a bit faster
+           ;; would be a win...
+           (unless (typep initial-element element-type)
+             (error "~S can't be used to initialize an array of type ~S."
+                    initial-element element-type)))
+         (let ((temp (if initial-element-p
+                         (make-array new-length :initial-element initial-element)
+                         (make-array new-length))))
+           (declare (simple-vector temp))
+           (zap-array-data-aux old-data old-dims offset temp new-dims)
+           (dotimes (i new-length)
+             (setf (aref new-data i) (aref temp i)))
+           ;; Kill the temporary vector to prevent garbage retention.
+           (%shrink-vector temp 0)))
+        (t
+         ;; When OLD-DATA and NEW-DATA are not EQ, NEW-DATA has
+         ;; already been filled with any
+         (zap-array-data-aux old-data old-dims offset new-data new-dims))))
 
 (defun zap-array-data-aux (old-data old-dims offset new-data new-dims)
   (declare (fixnum offset))
@@ -1138,3 +1343,70 @@ of specialized arrays is supported."
               (declare (type index src-index dst-index))
               (setf (sbit dst dst-index)
                     (logxor (sbit src src-index) 1))))))))
+
+;;;; array type dispatching
+
+;;; Store some saetp fields for DEFINE-ARRAY-DISPATCH since
+;;; sb!vm:*specialized-array-element-type-properties* is not always
+;;; available.
+(macrolet
+    ((define-saetp-info ()
+       `(eval-when (:compile-toplevel :load-toplevel :execute)
+          (defglobal %%saetp-info%%
+              ',(loop for saetp
+                      across sb!vm:*specialized-array-element-type-properties*
+                      collect `(,(sb!vm:saetp-typecode saetp)
+                                ,(sb!vm:saetp-specifier saetp)
+                                ,(sb!vm:saetp-primitive-type-name saetp)))))))
+  (define-saetp-info))
+
+;;; Given DISPATCH-FOO as the DISPATCH-NAME argument (unevaluated),
+;;; defines the functions
+;;;
+;;; DISPATCH-FOO/SIMPLE-BASE-STRING
+;;; DISPATCH-FOO/SIMPLE-CHARACTER-STRING
+;;; DISPATCH-FOO/SIMPLE-ARRAY-SINGLE-FLOAT
+;;; ...
+;;;
+;;; PARAMS are the function parameters in the definition of each
+;;; specializer function. The array being specialized must be the
+;;; first parameter in PARAMS. A type declaration for this parameter
+;;; is automatically inserted into the body of each function.
+;;;
+;;; The dispatch table %%FOO-FUNS%% is defined and populated by these
+;;; functions. The table is padded by the function
+;;; HAIRY-FOO-DISPATCH-ERROR, also defined by DEFINE-ARRAY-DISPATCH.
+;;;
+;;; Finally, the DISPATCH-FOO macro is defined which does the actual
+;;; dispatching when called. It expects arguments that match PARAMS.
+;;;
+(defmacro define-array-dispatch (dispatch-name params &body body)
+  (let ((table-name (symbolicate "%%" dispatch-name "-FUNS%%"))
+        (error-name (symbolicate "HAIRY-" dispatch-name "-ERROR")))
+    `(progn
+       (eval-when (:compile-toplevel :load-toplevel :execute)
+         (defun ,error-name (&rest args)
+           (error 'type-error
+                  :datum (first args)
+                  :expected-type '(simple-array * (*)))))
+       (defglobal ,table-name (make-array ,(1+ sb!vm:widetag-mask)
+                                          :initial-element #',error-name))
+       ,@(loop for (typecode specifier primitive-type-name) in %%saetp-info%%
+               collect (let ((fun-name (symbolicate (string dispatch-name)
+                                                    "/" primitive-type-name)))
+                         `(progn
+                            (defun ,fun-name ,params
+                              (declare (type (simple-array ,specifier (*))
+                                             ,(first params)))
+                              ,@body)
+                            (setf (svref ,table-name ,typecode) #',fun-name))))
+       (defmacro ,dispatch-name (&rest args)
+         (check-type (first args) symbol)
+         (let ((tag (gensym "TAG")))
+           `(funcall
+             (the function
+               (let ((,tag 0))
+                 (when (sb!vm::%other-pointer-p ,(first args))
+                   (setf ,tag (%other-pointer-widetag ,(first args))))
+                 (svref ,',table-name ,tag)))
+             ,@args))))))