New function SB-EXT:ASSERT-VERSION->=
[sbcl.git] / src / code / late-extensions.lisp
index 2e0a9df..bcfaafe 100644 (file)
 
 ;;; Used internally, but it would be nice to provide something
 ;;; like this for users as well.
-
+;;;
+;;; FIXME / IMPORTANT: If the slot is raw, the address is correct only for
+;;; instances of the specified class, not its subclasses!
 #!+sb-thread
 (defmacro define-structure-slot-addressor (name &key structure slot)
   (let* ((dd (find-defstruct-description structure t))
          (slotd (when dd (find slot (dd-slots dd) :key #'dsd-name)))
-         (index (when slotd (dsd-index slotd))))
+         (index (when slotd (dsd-index slotd)))
+         (raw-type (dsd-raw-type slotd)))
     (unless index
       (error "Slot ~S not found in ~S." slot structure))
     `(progn
          (sb!ext:truly-the
           sb!vm:word
           (+ (sb!kernel:get-lisp-obj-address instance)
-             (- (* ,(+ sb!vm:instance-slots-offset index) sb!vm:n-word-bytes)
+             (- (* ,(if (eq t raw-type)
+                        (+ sb!vm:instance-slots-offset index)
+                        (- (1+ (sb!kernel::dd-instance-length dd)) sb!vm:instance-slots-offset index
+                           (1- (sb!kernel::raw-slot-words raw-type))))
+                   sb!vm:n-word-bytes)
                 sb!vm:instance-pointer-lowtag)))))))
 
-(defmacro compare-and-swap (place old new &environment env)
-  "Atomically stores NEW in PLACE if OLD matches the current value of PLACE.
-Two values are considered to match if they are EQ. Returns the previous value
-of PLACE: if the returned value if EQ to OLD, the swap was carried out.
-
-PLACE must be an accessor form whose CAR is one of the following:
-
- CAR, CDR, FIRST, REST, SYMBOL-PLIST, SYMBOL-VALUE, SVREF
-
-or the name of a DEFSTRUCT created accessor for a slot whose declared type is
-either FIXNUM or T. Results are unspecified if the slot has a declared type
-other then FIXNUM or T.
+;;;; ATOMIC-INCF and ATOMIC-DECF
 
-EXPERIMENTAL: Interface subject to change."
+(defun expand-atomic-frob (name place diff)
   (flet ((invalid-place ()
-           (error "Invalid first argument to COMPARE-AND-SWAP: ~S" place)))
+           (error "Invalid first argument to ~S: ~S" name place)))
     (unless (consp place)
       (invalid-place))
-  ;; FIXME: Not the nicest way to do this...
-  (destructuring-bind (op &rest args) place
-    (case op
-      ((car first)
-       `(%compare-and-swap-car (the cons ,@args) ,old ,new))
-      ((cdr rest)
-       `(%compare-and-swap-cdr (the cons ,@args) ,old ,new))
-      (symbol-plist
-       `(%compare-and-swap-symbol-plist (the symbol ,@args) ,old (the list ,new)))
-      (symbol-value
-       (destructuring-bind (name) args
-         (flet ((slow (symbol)
-                  (with-unique-names (n-symbol n-old n-new)
-                    `(let ((,n-symbol ,symbol)
-                           (,n-old ,old)
-                           (,n-new ,new))
-                       (declare (symbol ,n-symbol))
-                       (about-to-modify-symbol-value ,n-symbol "compare-and-swap SYMBOL-VALUE of ~S" ,n-new)
-                       (%compare-and-swap-symbol-value ,n-symbol ,n-old ,n-new)))))
-           (if (sb!xc:constantp name env)
-               (let ((cname (constant-form-value name env)))
-                 (if (eq :special (info :variable :kind cname))
-                     ;; Since we know the symbol is a special, we can just generate
-                     ;; the type check.
-                     `(%compare-and-swap-symbol-value
-                       ',cname ,old (the ,(info :variable :type cname) ,new))
-                     (slow (list 'quote cname))))
-               (slow name)))))
-      (svref
-       (let ((vector (car args))
-             (index (cadr args)))
-         (unless (and vector index (not (cddr args)))
+    (destructuring-bind (op &rest args) place
+      (case op
+        (aref
+         (when (cddr args)
+           (invalid-place))
+         #!+(or x86 x86-64 ppc)
+         (with-unique-names (array)
+           `(let ((,array (the (simple-array sb!ext:word (*)) ,(car args))))
+              (%array-atomic-incf/word
+               ,array
+               (%check-bound ,array (array-dimension ,array 0) ,(cadr args))
+               (logand #.(1- (ash 1 sb!vm:n-word-bits))
+                       ,(ecase name
+                               (atomic-incf
+                                `(the sb!vm:signed-word ,diff))
+                               (atomic-decf
+                                `(- (the sb!vm:signed-word ,diff))))))))
+         #!-(or x86 x86-64 ppc)
+         (with-unique-names (array index old-value)
+           (let ((incremented-value
+                  (ecase name
+                         (atomic-incf
+                          `(+ ,old-value (the sb!vm:signed-word ,diff)))
+                         (atomic-decf
+                          `(- ,old-value (the sb!vm:signed-word ,diff))))))
+             `(sb!sys:without-interrupts
+               (let* ((,array ,(car args))
+                      (,index ,(cadr args))
+                      (,old-value (aref ,array ,index)))
+                 (setf (aref ,array ,index)
+                       (logand #.(1- (ash 1 sb!vm:n-word-bits))
+                               ,incremented-value))
+                 ,old-value)))))
+        (t
+         (when (cdr args)
            (invalid-place))
-         (with-unique-names (v)
-           `(let ((,v ,vector))
-              (declare (simple-vector ,v))
-              (%compare-and-swap-svref ,v (%check-bound ,v (length ,v) ,index) ,old ,new)))))
-      (t
-       (let ((dd (info :function :structure-accessor op)))
-         (if dd
-             (let* ((structure (dd-name dd))
-                    (slotd (find op (dd-slots dd) :key #'dsd-accessor-name))
-                    (index (dsd-index slotd))
-                    (type (dsd-type slotd)))
-               (unless (eq t (dsd-raw-type slotd))
-                 (error "Cannot use COMPARE-AND-SWAP with structure accessor for a typed slot: ~S"
-                        place))
-               (when (dsd-read-only slotd)
-                 (error "Cannot use COMPARE-AND-SWAP with structure accessor for a read-only slot: ~S"
-                        place))
-               `(truly-the (values ,type &optional)
-                           (%compare-and-swap-instance-ref (the ,structure ,@args)
-                                                           ,index
-                                                           (the ,type ,old) (the ,type ,new))))
-             (error "Invalid first argument to COMPARE-AND-SWAP: ~S" place))))))))
-
-(macrolet ((def (name lambda-list ref &optional set)
-             #!+compare-and-swap-vops
-             (declare (ignore ref set))
-             `(defun ,name (,@lambda-list old new)
-                #!+compare-and-swap-vops
-                (,name ,@lambda-list old new)
-                #!-compare-and-swap-vops
-                (let ((current (,ref ,@lambda-list)))
-                  (when (eq current old)
-                    ,(if set
-                         `(,set ,@lambda-list new)
-                         `(setf (,ref ,@lambda-list) new)))
-                  current))))
-  (def %compare-and-swap-car (cons) car)
-  (def %compare-and-swap-cdr (cons) cdr)
-  (def %compare-and-swap-instance-ref (instance index) %instance-ref %instance-set)
-  (def %compare-and-swap-symbol-plist (symbol) symbol-plist)
-  (def %compare-and-swap-symbol-value (symbol) symbol-value)
-  (def %compare-and-swap-svref (vector index) svref))
-
-(defmacro atomic-incf (place &optional (diff 1) &environment env)
+         (let ((dd (info :function :structure-accessor op)))
+           (if dd
+               (let* ((structure (dd-name dd))
+                      (slotd (find op (dd-slots dd) :key #'dsd-accessor-name))
+                      (index (dsd-index slotd))
+                      (type (dsd-type slotd)))
+                 (declare (ignorable structure index))
+                 (unless (and (eq 'sb!vm:word (dsd-raw-type slotd))
+                              (type= (specifier-type type) (specifier-type 'sb!vm:word)))
+                   (error "~S requires a slot of type (UNSIGNED-BYTE ~S), not ~S: ~S"
+                          name sb!vm:n-word-bits type place))
+                 (when (dsd-read-only slotd)
+                   (error "Cannot use ~S with structure accessor for a read-only slot: ~S"
+                          name place))
+                 #!+(or x86 x86-64 ppc)
+                 `(truly-the sb!vm:word
+                             (%raw-instance-atomic-incf/word
+                              (the ,structure ,@args) ,index
+                              (logand #.(1- (ash 1 sb!vm:n-word-bits))
+                                      ,(ecase name
+                                              (atomic-incf
+                                               `(the sb!vm:signed-word ,diff))
+                                              (atomic-decf
+                                               `(- (the sb!vm:signed-word ,diff)))))))
+                 ;; No threads outside x86 and x86-64 for now, so this is easy...
+                 #!-(or x86 x86-64 ppc)
+                 (with-unique-names (structure old)
+                                    `(sb!sys:without-interrupts
+                                      (let* ((,structure ,@args)
+                                             (,old (,op ,structure)))
+                                        (setf (,op ,structure)
+                                              (logand #.(1- (ash 1 sb!vm:n-word-bits))
+                                                      ,(ecase name
+                                                              (atomic-incf
+                                                               `(+ ,old (the sb!vm:signed-word ,diff)))
+                                                              (atomic-decf
+                                                               `(- ,old (the sb!vm:signed-word ,diff))))))
+                                        ,old))))
+             (invalid-place))))))))
+
+(defmacro atomic-incf (place &optional (diff 1))
   #!+sb-doc
   "Atomically increments PLACE by DIFF, and returns the value of PLACE before
 the increment.
@@ -171,49 +167,47 @@ PLACE.
 
 PLACE must be an accessor form whose CAR is the name of a DEFSTRUCT accessor
 whose declared type is (UNSIGNED-BYTE 32) on 32 bit platforms,
-and (UNSIGNED-BYTE 64) on 64 bit platforms.
+and (UNSIGNED-BYTE 64) on 64 bit platforms or an AREF of a (SIMPLE-ARRAY
+SB-EXT:WORD (*) -- the type SB-EXT:WORD can be used for this purpose.
 
 DIFF defaults to 1, and must be a (SIGNED-BYTE 32) on 32 bit platforms,
 and (SIGNED-BYTE 64) on 64 bit platforms.
 
 EXPERIMENTAL: Interface subject to change."
-  (flet ((invalid-place ()
-           (error "Invalid first argument to ATOMIC-INCF: ~S" place)))
-    (let ((place (macroexpand place env)))
-      (unless (consp place)
-        (invalid-place))
-      (destructuring-bind (op &rest args) place
-        (when (cdr args)
-          (invalid-place))
-        (let ((dd (info :function :structure-accessor op)))
-          (if dd
-              (let* ((structure (dd-name dd))
-                     (slotd (find op (dd-slots dd) :key #'dsd-accessor-name))
-                     (index (dsd-index slotd))
-                     (type (dsd-type slotd)))
-                (declare (ignorable index))
-                (unless (and (eq 'sb!vm:word (dsd-raw-type slotd))
-                             (type= (specifier-type type) (specifier-type 'sb!vm:word)))
-                  (error "ATOMIC-INCF requires a slot of type (UNSIGNED-BYTE ~S), not ~S: ~S"
-                         sb!vm:n-word-bits type place))
-                (when (dsd-read-only slotd)
-                  (error "Cannot use ATOMIC-INCF with structure accessor for a read-only slot: ~S"
-                         place))
-                #!+(or x86 x86-64)
-                `(truly-the sb!vm:word
-                            (%raw-instance-atomic-incf/word (the ,structure ,@args)
-                                                            ,index
-                                                            (the sb!vm:signed-word ,diff)))
-                ;; No threads outside x86 and x86-64 for now, so this is easy...
-                #!-(or x86 x86-64)
-                (with-unique-names (structure old)
-                  `(sb!sys:without-interrupts
-                     (let* ((,structure ,@args)
-                            (,old (,op ,structure)))
-                       (setf (,op ,structure) (logand #.(1- (ash 1 sb!vm:n-word-bits))
-                                                      (+ ,old (the sb!vm:signed-word ,diff))))
-                       ,old))))
-              (invalid-place)))))))
+  (expand-atomic-frob 'atomic-incf place diff))
+
+(defmacro atomic-decf (place &optional (diff 1))
+  #!+sb-doc
+  "Atomically decrements PLACE by DIFF, and returns the value of PLACE before
+the increment.
+
+The decrementation is done using word-size modular arithmetic: on 32 bit
+platforms ATOMIC-DECF of #x0 by one results in #xFFFFFFFF being stored in
+PLACE.
+
+PLACE must be an accessor form whose CAR is the name of a DEFSTRUCT accessor
+whose declared type is (UNSIGNED-BYTE 32) on 32 bit platforms,
+and (UNSIGNED-BYTE 64) on 64 bit platforms or an AREF of a (SIMPLE-ARRAY
+SB-EXT:WORD (*) -- the type SB-EXT:WORD can be used for this purpose.
+
+DIFF defaults to 1, and must be a (SIGNED-BYTE 32) on 32 bit platforms,
+and (SIGNED-BYTE 64) on 64 bit platforms.
+
+EXPERIMENTAL: Interface subject to change."
+  (expand-atomic-frob 'atomic-decf place diff))
+
+;; Interpreter stubs for ATOMIC-INCF.
+#!+(or x86 x86-64 ppc)
+(defun %array-atomic-incf/word (array index diff)
+  (declare (type (simple-array word (*)) array)
+           (fixnum index)
+           (type sb!vm:signed-word diff))
+  (%array-atomic-incf/word array index diff))
+
+(defun spin-loop-hint ()
+  #!+sb-doc
+  "Hints the processor that the current thread is spin-looping."
+  (spin-loop-hint))
 
 (defun call-hooks (kind hooks &key (on-error :error))
   (dolist (hook hooks)
@@ -224,3 +218,269 @@ EXPERIMENTAL: Interface subject to change."
             (warn "Problem running ~A hook ~S:~%  ~A" kind hook c)
             (with-simple-restart (continue "Skip this ~A hook." kind)
               (error "Problem running ~A hook ~S:~%  ~A" kind hook c)))))))
+
+;;;; DEFGLOBAL
+
+(defmacro-mundanely defglobal (name value &optional (doc nil docp))
+  #!+sb-doc
+  "Defines NAME as a global variable that is always bound. VALUE is evaluated
+and assigned to NAME both at compile- and load-time, but only if NAME is not
+already bound.
+
+Global variables share their values between all threads, and cannot be
+locally bound, declared special, defined as constants, and neither bound
+nor defined as symbol macros.
+
+See also the declarations SB-EXT:GLOBAL and SB-EXT:ALWAYS-BOUND."
+  `(progn
+     (eval-when (:compile-toplevel)
+       (let ((boundp (boundp ',name)))
+         (%compiler-defglobal ',name (unless boundp ,value) boundp)))
+     (eval-when (:load-toplevel :execute)
+       (let ((boundp (boundp ',name)))
+         (%defglobal ',name (unless boundp ,value) boundp ',doc ,docp
+                     (sb!c:source-location))))))
+
+(defun %compiler-defglobal (name value boundp)
+  (sb!xc:proclaim `(global ,name))
+  (unless boundp
+    #-sb-xc-host
+    (set-symbol-global-value name value)
+    #+sb-xc-host
+    (set name value))
+  (sb!xc:proclaim `(always-bound ,name)))
+
+(defun %defglobal (name value boundp doc docp source-location)
+  (%compiler-defglobal name value boundp)
+  (when docp
+    (setf (fdocumentation name 'variable) doc))
+  (sb!c:with-source-location (source-location)
+    (setf (info :source-location :variable name) source-location))
+  name)
+
+;;;; WAIT-FOR -- waiting on arbitrary conditions
+
+(defun %%wait-for (test stop-sec stop-usec)
+  (declare (function test))
+  (labels ((try ()
+             (declare (optimize (safety 0)))
+             (awhen (funcall test)
+               (return-from %%wait-for it)))
+           (tick (sec usec)
+             (declare (fixnum sec usec))
+             ;; TICK is microseconds
+             (+ usec (* 1000000 sec)))
+           (get-tick ()
+             (multiple-value-call #'tick
+               (decode-internal-time (get-internal-real-time)))))
+    (let* ((timeout-tick (when stop-sec (tick stop-sec stop-usec)))
+           (start (get-tick))
+           ;; Rough estimate of how long a single attempt takes.
+           (try-ticks (progn
+                        (try) (try) (try)
+                        (max 1 (truncate (- (get-tick) start) 3)))))
+      ;; Scale sleeping between attempts:
+      ;;
+      ;; Start by sleeping for as many ticks as an average attempt
+      ;; takes, then doubling for each attempt.
+      ;;
+      ;; Max out at 0.1 seconds, or the 2 x time of a single try,
+      ;; whichever is longer -- with a hard cap of 10 seconds.
+      ;;
+      ;; FIXME: Maybe the API should have a :MAX-SLEEP argument?
+      (loop with max-ticks = (max 100000 (min (* 2 try-ticks)
+                                              (expt 10 7)))
+            for scale of-type fixnum = 1
+            then (let ((x (logand most-positive-fixnum (* 2 scale))))
+                   (if (> scale x)
+                       most-positive-fixnum
+                       x))
+            do (try)
+               (let* ((now (get-tick))
+                      (sleep-ticks (min (* try-ticks scale) max-ticks))
+                      (sleep
+                        (if timeout-tick
+                            ;; If sleep would take us past the
+                            ;; timeout, shorten it so it's just
+                            ;; right.
+                            (if (>= (+ now sleep-ticks) timeout-tick)
+                                (- timeout-tick now)
+                                sleep-ticks)
+                            sleep-ticks)))
+                 (declare (fixnum sleep))
+                 (cond ((plusp sleep)
+                        ;; microseconds to seconds and nanoseconds
+                        (multiple-value-bind (sec nsec)
+                            (truncate (* 1000 sleep) (expt 10 9))
+                          (with-interrupts
+                            (sb!unix:nanosleep sec nsec))))
+                       (t
+                        (return-from %%wait-for nil))))))))
+
+(defun %wait-for (test timeout)
+  (declare (function test))
+  (tagbody
+   :restart
+     (multiple-value-bind (to-sec to-usec stop-sec stop-usec deadlinep)
+         (decode-timeout timeout)
+       (declare (ignore to-sec to-usec))
+       (return-from %wait-for
+         (or (%%wait-for test stop-sec stop-usec)
+             (when deadlinep
+               (signal-deadline)
+               (go :restart)))))))
+
+(defmacro wait-for (test-form &key timeout)
+  #!+sb-doc
+  "Wait until TEST-FORM evaluates to true, then return its primary value.
+If TIMEOUT is provided, waits at most approximately TIMEOUT seconds before
+returning NIL.
+
+If WITH-DEADLINE has been used to provide a global deadline, signals a
+DEADLINE-TIMEOUT if TEST-FORM doesn't evaluate to true before the
+deadline.
+
+Experimental: subject to change without prior notice."
+  `(dx-flet ((wait-for-test () (progn ,test-form)))
+     (%wait-for #'wait-for-test ,timeout)))
+
+(defmacro with-progressive-timeout ((name &key seconds)
+                                    &body body)
+  #!+sb-doc
+  "Binds NAME as a local function for BODY. Each time #'NAME is called, it
+returns SECONDS minus the time that has elapsed since BODY was entered, or
+zero if more time than SECONDS has elapsed. If SECONDS is NIL, #'NAME
+returns NIL each time."
+  (with-unique-names (deadline time-left sec)
+    `(let* ((,sec ,seconds)
+            (,deadline
+              (when ,sec
+                (+ (get-internal-real-time)
+                   (round (* ,seconds internal-time-units-per-second))))))
+       (flet ((,name ()
+                (when ,deadline
+                  (let ((,time-left (- ,deadline (get-internal-real-time))))
+                    (if (plusp ,time-left)
+                        (* (coerce ,time-left 'single-float)
+                           ,(/ 1.0 internal-time-units-per-second))
+                        0)))))
+         ,@body))))
+
+(defmacro atomic-update (place update-fn &rest arguments &environment env)
+  #!+sb-doc
+  "Updates PLACE atomically to the value returned by calling function
+designated by UPDATE-FN with ARGUMENTS and the previous value of PLACE.
+
+PLACE may be read and UPDATE-FN evaluated and called multiple times before the
+update succeeds: atomicity in this context means that value of place did not
+change between the time it was read, and the time it was replaced with the
+computed value.
+
+PLACE can be any place supported by SB-EXT:COMPARE-AND-SWAP.
+
+Examples:
+
+  ;;; Conses T to the head of FOO-LIST.
+  (defstruct foo list)
+  (defvar *foo* (make-foo))
+  (atomic-update (foo-list *foo*) #'cons t)
+
+  (let ((x (cons :count 0)))
+     (mapc #'sb-thread:join-thread
+           (loop repeat 1000
+                 collect (sb-thread:make-thread
+                          (lambda ()
+                            (loop repeat 1000
+                                  do (atomic-update (cdr x) #'1+)
+                                     (sleep 0.00001))))))
+     ;; Guaranteed to be (:COUNT . 1000000) -- if you replace
+     ;; atomic update with (INCF (CDR X)) above, the result becomes
+     ;; unpredictable.
+     x)
+"
+  (multiple-value-bind (vars vals old new cas-form read-form)
+      (get-cas-expansion place env)
+    `(let* (,@(mapcar 'list vars vals)
+            (,old ,read-form))
+       (loop for ,new = (funcall ,update-fn ,@arguments ,old)
+             until (eq ,old (setf ,old ,cas-form))
+             finally (return ,new)))))
+
+(defmacro atomic-push (obj place &environment env)
+  #!+sb-doc
+  "Like PUSH, but atomic. PLACE may be read multiple times before
+the operation completes -- the write does not occur until such time
+that no other thread modified PLACE between the read and the write.
+
+Works on all CASable places."
+  (multiple-value-bind (vars vals old new cas-form read-form)
+      (get-cas-expansion place env)
+    `(let* (,@(mapcar 'list vars vals)
+            (,old ,read-form)
+            (,new (cons ,obj ,old)))
+       (loop until (eq ,old (setf ,old ,cas-form))
+             do (setf (cdr ,new) ,old)
+             finally (return ,new)))))
+
+(defmacro atomic-pop (place &environment env)
+  #!+sb-doc
+  "Like POP, but atomic. PLACE may be read multiple times before
+the operation completes -- the write does not occur until such time
+that no other thread modified PLACE between the read and the write.
+
+Works on all CASable places."
+  (multiple-value-bind (vars vals old new cas-form read-form)
+      (get-cas-expansion place env)
+    `(let* (,@(mapcar 'list vars vals))
+       (loop for ,old = ,read-form
+             for ,new = (cdr ,old)
+             until (eq ,old (setf ,old ,cas-form))
+             finally (return (car ,old))))))
+
+(defun split-version-string (string)
+  (loop
+    with start = 0
+    and end = (length string)
+    while (and start (< start end))
+    for subversion = (multiple-value-bind (subversion next)
+                         (parse-integer string :start start
+                                               :junk-allowed t)
+                       (setf start
+                             (and subversion
+                                  next
+                                  (< next end)
+                                  (eql #\. (aref string next))
+                                  (1+ next)))
+                       subversion)
+    when subversion
+      collect subversion))
+
+(defun version>= (x y)
+  (unless (or x y)
+    (return-from version>= t))
+  (let ((head-x (or (first x) 0))
+        (head-y (or (first y) 0)))
+    (or (> head-x head-y)
+        (and (= head-x head-y)
+             (version>= (rest x) (rest y))))))
+
+(defun assert-version->= (&rest subversions)
+  #!+sb-doc
+  "Asserts that the current SBCL is of version equal to or greater than
+the version specified in the arguments.  A continuable error is signaled
+otherwise.
+
+The arguments specify a sequence of subversion numbers in big endian order.
+They are compared lexicographically with the runtime version, and versions
+are treated as though trailed by an unbounded number of 0s.
+
+For example, (assert-version->= 1 1 4) asserts that the current SBCL is
+version 1.1.4[.0.0...] or greater, and (assert-version->= 1) that it is
+version 1[.0.0...] or greater."
+  (let ((version (split-version-string (lisp-implementation-version))))
+    (unless (version>= version subversions)
+      (cerror "Disregard this version requirement."
+              "SBCL ~A is too old for this program (version ~{~A~^.~} ~
+               or later is required)."
+              (lisp-implementation-version)
+              subversions))))