OSDN Git Service

2008-04-08 Hristian Kirtchev <kirtchev@adacore.com>
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / ada / s-taskin.ads
1 ------------------------------------------------------------------------------
2 --                                                                          --
3 --                  GNAT RUN-TIME LIBRARY (GNARL) COMPONENTS                --
4 --                                                                          --
5 --                        S Y S T E M . T A S K I N G                       --
6 --                                                                          --
7 --                                  S p e c                                 --
8 --                                                                          --
9 --          Copyright (C) 1992-2008, Free Software Foundation, Inc.         --
10 --                                                                          --
11 -- GNARL is free software; you can  redistribute it  and/or modify it under --
12 -- terms of the  GNU General Public License as published  by the Free Soft- --
13 -- ware  Foundation;  either version 2,  or (at your option) any later ver- --
14 -- sion. GNARL is distributed in the hope that it will be useful, but WITH- --
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16 -- or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License --
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18 -- Public License  distributed with GNARL; see file COPYING.  If not, write --
19 -- to  the  Free Software Foundation,  51  Franklin  Street,  Fifth  Floor, --
20 -- Boston, MA 02110-1301, USA.                                              --
21 --                                                                          --
22 -- As a special exception,  if other files  instantiate  generics from this --
23 -- unit, or you link  this unit with other files  to produce an executable, --
24 -- this  unit  does not  by itself cause  the resulting  executable  to  be --
25 -- covered  by the  GNU  General  Public  License.  This exception does not --
26 -- however invalidate  any other reasons why  the executable file  might be --
27 -- covered by the  GNU Public License.                                      --
28 --                                                                          --
29 -- GNARL was developed by the GNARL team at Florida State University.       --
30 -- Extensive contributions were provided by Ada Core Technologies, Inc.     --
31 --                                                                          --
32 ------------------------------------------------------------------------------
33
34 --  This package provides necessary type definitions for compiler interface
35
36 --  Note: the compiler generates direct calls to this interface, via Rtsfind.
37 --  Any changes to this interface may require corresponding compiler changes.
38
39 with Ada.Exceptions;
40 with Ada.Unchecked_Conversion;
41
42 with System.Parameters;
43 with System.Task_Info;
44 with System.Soft_Links;
45 with System.Task_Primitives;
46 with System.Stack_Usage;
47
48 package System.Tasking is
49    pragma Preelaborate;
50
51    -------------------
52    -- Locking Rules --
53    -------------------
54
55    --  The following rules must be followed at all times, to prevent
56    --  deadlock and generally ensure correct operation of locking.
57
58    --  Never lock a lock unless abort is deferred
59
60    --  Never undefer abort while holding a lock
61
62    --  Overlapping critical sections must be properly nested, and locks must
63    --  be released in LIFO order. e.g., the following is not allowed:
64
65    --         Lock (X);
66    --         ...
67    --         Lock (Y);
68    --         ...
69    --         Unlock (X);
70    --         ...
71    --         Unlock (Y);
72
73    --  Locks with lower (smaller) level number cannot be locked
74    --  while holding a lock with a higher level number. (The level
75
76    --  1. System.Tasking.PO_Simple.Protection.L (any PO lock)
77    --  2. System.Tasking.Initialization.Global_Task_Lock (in body)
78    --  3. System.Task_Primitives.Operations.Single_RTS_Lock
79    --  4. System.Tasking.Ada_Task_Control_Block.LL.L (any TCB lock)
80
81    --  Clearly, there can be no circular chain of hold-and-wait
82    --  relationships involving locks in different ordering levels.
83
84    --  We used to have Global_Task_Lock before Protection.L but this was
85    --  clearly wrong since there can be calls to "new" inside protected
86    --  operations. The new ordering prevents these failures.
87
88    --  Sometimes we need to hold two ATCB locks at the same time. To allow us
89    --  to order the locking, each ATCB is given a unique serial number. If one
90    --  needs to hold locks on several ATCBs at once, the locks with lower
91    --  serial numbers must be locked first.
92
93    --  We don't always need to check the serial numbers, since the serial
94    --  numbers are assigned sequentially, and so:
95
96    --  . The parent of a task always has a lower serial number.
97    --  . The activator of a task always has a lower serial number.
98    --  . The environment task has a lower serial number than any other task.
99    --  . If the activator of a task is different from the task's parent,
100    --    the parent always has a lower serial number than the activator.
101
102    ---------------------------------
103    -- Task_Id related definitions --
104    ---------------------------------
105
106    type Ada_Task_Control_Block;
107
108    type Task_Id is access all Ada_Task_Control_Block;
109    for Task_Id'Size use System.Task_Primitives.Task_Address_Size;
110
111    Null_Task : constant Task_Id;
112
113    type Task_List is array (Positive range <>) of Task_Id;
114
115    function Self return Task_Id;
116    pragma Inline (Self);
117    --  This is the compiler interface version of this function. Do not call
118    --  from the run-time system.
119
120    function To_Task_Id is
121      new Ada.Unchecked_Conversion
122        (System.Task_Primitives.Task_Address, Task_Id);
123    function To_Address is
124      new Ada.Unchecked_Conversion
125        (Task_Id, System.Task_Primitives.Task_Address);
126
127    -----------------------
128    -- Enumeration types --
129    -----------------------
130
131    type Task_States is
132      (Unactivated,
133       --  Task has been created but has not been activated.
134       --  It cannot be executing.
135
136       --  Active states
137       --  For all states from here down, the task has been activated.
138       --  For all states from here down, except for Terminated, the task
139       --  may be executing.
140       --  Activator = null iff it has not yet completed activating.
141
142       --  For all states from here down,
143       --  the task has been activated, and may be executing.
144
145       Runnable,
146       --  Task is not blocked for any reason known to Ada.
147       --  (It may be waiting for a mutex, though.)
148       --  It is conceptually "executing" in normal mode.
149
150       Terminated,
151       --  The task is terminated, in the sense of ARM 9.3 (5).
152       --  Any dependents that were waiting on terminate
153       --  alternatives have been awakened and have terminated themselves.
154
155       Activator_Sleep,
156       --  Task is waiting for created tasks to complete activation
157
158       Acceptor_Sleep,
159       --  Task is waiting on an accept or selective wait statement
160
161       Entry_Caller_Sleep,
162       --  Task is waiting on an entry call
163
164       Async_Select_Sleep,
165       --  Task is waiting to start the abortable part of an
166       --  asynchronous select statement.
167
168       Delay_Sleep,
169       --  Task is waiting on a select statement with only a delay
170       --  alternative open.
171
172       Master_Completion_Sleep,
173       --  Master completion has two phases.
174       --  In Phase 1 the task is sleeping in Complete_Master
175       --  having completed a master within itself,
176       --  and is waiting for the tasks dependent on that master to become
177       --  terminated or waiting on a terminate Phase.
178
179       Master_Phase_2_Sleep,
180       --  In Phase 2 the task is sleeping in Complete_Master
181       --  waiting for tasks on terminate alternatives to finish
182       --  terminating.
183
184       --  The following are special uses of sleep, for server tasks
185       --  within the run-time system.
186
187       Interrupt_Server_Idle_Sleep,
188       Interrupt_Server_Blocked_Interrupt_Sleep,
189       Timer_Server_Sleep,
190       AST_Server_Sleep,
191
192       Asynchronous_Hold,
193       --  The task has been held by Asynchronous_Task_Control.Hold_Task
194
195       Interrupt_Server_Blocked_On_Event_Flag
196       --  The task has been blocked on a system call waiting for a
197       --  completion event/signal to occur.
198      );
199
200    type Call_Modes is
201      (Simple_Call, Conditional_Call, Asynchronous_Call, Timed_Call);
202
203    type Select_Modes is (Simple_Mode, Else_Mode, Terminate_Mode, Delay_Mode);
204
205    subtype Delay_Modes is Integer;
206
207    -------------------------------
208    -- Entry related definitions --
209    -------------------------------
210
211    Null_Entry : constant := 0;
212
213    Max_Entry : constant := Integer'Last;
214
215    Interrupt_Entry : constant := -2;
216
217    Cancelled_Entry : constant := -1;
218
219    type Entry_Index is range Interrupt_Entry .. Max_Entry;
220
221    Null_Task_Entry : constant := Null_Entry;
222
223    Max_Task_Entry : constant := Max_Entry;
224
225    type Task_Entry_Index is new Entry_Index
226      range Null_Task_Entry .. Max_Task_Entry;
227
228    type Entry_Call_Record;
229
230    type Entry_Call_Link is access all Entry_Call_Record;
231
232    type Entry_Queue is record
233       Head : Entry_Call_Link;
234       Tail : Entry_Call_Link;
235    end record;
236
237    type Task_Entry_Queue_Array is
238      array (Task_Entry_Index range <>) of Entry_Queue;
239
240    ----------------------------------
241    -- Entry_Call_Record definition --
242    ----------------------------------
243
244    type Entry_Call_State is
245      (Never_Abortable,
246       --  the call is not abortable, and never can be
247
248       Not_Yet_Abortable,
249       --  the call is not abortable, but may become so
250
251       Was_Abortable,
252       --  the call is not abortable, but once was
253
254       Now_Abortable,
255       --  the call is abortable
256
257       Done,
258       --  the call has been completed
259
260       Cancelled
261       --  the call was asynchronous, and was cancelled
262      );
263
264    --  Never_Abortable is used for calls that are made in a abort
265    --  deferred region (see ARM 9.8(5-11), 9.8 (20)).
266    --  Such a call is never abortable.
267
268    --  The Was_ vs. Not_Yet_ distinction is needed to decide whether it
269    --  is OK to advance into the abortable part of an async. select stmt.
270    --  That is allowed iff the mode is Now_ or Was_.
271
272    --  Done indicates the call has been completed, without cancellation,
273    --  or no call has been made yet at this ATC nesting level,
274    --  and so aborting the call is no longer an issue.
275    --  Completion of the call does not necessarily indicate "success";
276    --  the call may be returning an exception if Exception_To_Raise is
277    --  non-null.
278
279    --  Cancelled indicates the call was cancelled,
280    --  and so aborting the call is no longer an issue.
281
282    --  The call is on an entry queue unless
283    --  State >= Done, in which case it may or may not be still Onqueue.
284
285    --  Please do not modify the order of the values, without checking
286    --  all uses of this type. We rely on partial "monotonicity" of
287    --  Entry_Call_Record.State to avoid locking when we access this
288    --  value for certain tests. In particular:
289
290    --  1)  Once State >= Done, we can rely that the call has been
291    --      completed. If State >= Done, it will not
292    --      change until the task does another entry call at this level.
293
294    --  2)  Once State >= Was_Abortable, we can rely that the call has
295    --      been queued abortably at least once, and so the check for
296    --      whether it is OK to advance to the abortable part of an
297    --      async. select statement does not need to lock anything.
298
299    type Restricted_Entry_Call_Record is record
300       Self : Task_Id;
301       --  ID of the caller
302
303       Mode : Call_Modes;
304
305       State : Entry_Call_State;
306       pragma Atomic (State);
307       --  Indicates part of the state of the call.
308       --
309       --  Protection: If the call is not on a queue, it should only be
310       --  accessed by Self, and Self does not need any lock to modify this
311       --  field.
312       --
313       --  Once the call is on a queue, the value should be something other
314       --  than Done unless it is cancelled, and access is controller by the
315       --  "server" of the queue -- i.e., the lock of Checked_To_Protection
316       --  (Call_Target) if the call record is on the queue of a PO, or the
317       --  lock of Called_Target if the call is on the queue of a task. See
318       --  comments on type declaration for more details.
319
320       Uninterpreted_Data : System.Address;
321       --  Data passed by the compiler
322
323       Exception_To_Raise : Ada.Exceptions.Exception_Id;
324       --  The exception to raise once this call has been completed without
325       --  being aborted.
326    end record;
327    pragma Suppress_Initialization (Restricted_Entry_Call_Record);
328
329    -------------------------------------------
330    -- Task termination procedure definition --
331    -------------------------------------------
332
333    --  We need to redefine here these types (already defined in
334    --  Ada.Task_Termination) for avoiding circular dependencies.
335
336    type Cause_Of_Termination is (Normal, Abnormal, Unhandled_Exception);
337    --  Possible causes for task termination:
338    --
339    --    Normal means that the task terminates due to completing the
340    --    last sentence of its body, or as a result of waiting on a
341    --    terminate alternative.
342
343    --    Abnormal means that the task terminates because it is being aborted
344
345    --    handled_Exception means that the task terminates because of exception
346    --    raised by the execution of its task_body.
347
348    type Termination_Handler is access protected procedure
349      (Cause : Cause_Of_Termination;
350       T     : Task_Id;
351       X     : Ada.Exceptions.Exception_Occurrence);
352    --  Used to represent protected procedures to be executed when task
353    --  terminates.
354
355    ------------------------------------
356    -- Task related other definitions --
357    ------------------------------------
358
359    type Activation_Chain is limited private;
360    --  Linked list of to-be-activated tasks, linked through
361    --  Activation_Link. The order of tasks on the list is irrelevant, because
362    --  the priority rules will ensure that they actually start activating in
363    --  priority order.
364
365    type Activation_Chain_Access is access all Activation_Chain;
366
367    type Task_Procedure_Access is access procedure (Arg : System.Address);
368
369    type Access_Boolean is access all Boolean;
370
371    function Detect_Blocking return Boolean;
372    pragma Inline (Detect_Blocking);
373    --  Return whether the Detect_Blocking pragma is enabled
374
375    function Storage_Size (T : Task_Id) return System.Parameters.Size_Type;
376    --  Retrieve from the TCB of the task the allocated size of its stack,
377    --  either the system default or the size specified by a pragma. This
378    --  is in general a non-static value that can depend on discriminants
379    --  of the task.
380
381    ----------------------------------------------
382    -- Ada_Task_Control_Block (ATCB) definition --
383    ----------------------------------------------
384
385    --  Notes on protection (synchronization) of TRTS data structures
386
387    --  Any field of the TCB can be written by the activator of a task when the
388    --  task is created, since no other task can access the new task's
389    --  state until creation is complete.
390
391    --  The protection for each field is described in a comment starting with
392    --  "Protection:".
393
394    --  When a lock is used to protect an ATCB field, this lock is simply named
395
396    --  Some protection is described in terms of tasks related to the
397    --  ATCB being protected. These are:
398
399    --    Self:      The task which is controlled by this ATCB
400    --    Acceptor:  A task accepting a call from Self
401    --    Caller:    A task calling an entry of Self
402    --    Parent:    The task executing the master on which Self depends
403    --    Dependent: A task dependent on Self
404    --    Activator: The task that created Self and initiated its activation
405    --    Created:   A task created and activated by Self
406
407    --  Note: The order of the fields is important to implement efficiently
408    --  tasking support under gdb.
409    --  Currently gdb relies on the order of the State, Parent, Base_Priority,
410    --  Task_Image, Task_Image_Len, Call and LL fields.
411
412    -------------------------
413    -- Common ATCB section --
414    -------------------------
415
416    --  Section used by all GNARL implementations (regular and restricted)
417
418    type Common_ATCB is record
419       State : Task_States;
420       pragma Atomic (State);
421       --  Encodes some basic information about the state of a task,
422       --  including whether it has been activated, whether it is sleeping,
423       --  and whether it is terminated.
424       --
425       --  Protection: Self.L
426
427       Parent : Task_Id;
428       --  The task on which this task depends.
429       --  See also Master_Level and Master_Within.
430
431       Base_Priority : System.Any_Priority;
432       --  Base priority, not changed during entry calls, only changed
433       --  via dynamic priorities package.
434       --
435       --  Protection: Only written by Self, accessed by anyone
436
437       Current_Priority : System.Any_Priority;
438       --  Active priority, except that the effects of protected object
439       --  priority ceilings are not reflected. This only reflects explicit
440       --  priority changes and priority inherited through task activation
441       --  and rendezvous.
442       --
443       --  Ada 95 notes: In Ada 95, this field will be transferred to the
444       --  Priority field of an Entry_Calls component when an entry call
445       --  is initiated. The Priority of the Entry_Calls component will not
446       --  change for the duration of the call. The accepting task can
447       --  use it to boost its own priority without fear of its changing in
448       --  the meantime.
449       --
450       --  This can safely be used in the priority ordering
451       --  of entry queues. Once a call is queued, its priority does not
452       --  change.
453       --
454       --  Since an entry call cannot be made while executing
455       --  a protected action, the priority of a task will never reflect a
456       --  priority ceiling change at the point of an entry call.
457       --
458       --  Protection: Only written by Self, and only accessed when Acceptor
459       --  accepts an entry or when Created activates, at which points Self is
460       --  suspended.
461
462       Protected_Action_Nesting : Natural;
463       pragma Atomic (Protected_Action_Nesting);
464       --  The dynamic level of protected action nesting for this task. This
465       --  field is needed for checking whether potentially blocking operations
466       --  are invoked from protected actions. pragma Atomic is used because it
467       --  can be read/written from protected interrupt handlers.
468
469       Task_Image : String (1 .. System.Parameters.Max_Task_Image_Length);
470       --  Hold a string that provides a readable id for task,
471       --  built from the variable of which it is a value or component.
472
473       Task_Image_Len : Natural;
474       --  Actual length of Task_Image
475
476       Call : Entry_Call_Link;
477       --  The entry call that has been accepted by this task.
478       --
479       --  Protection: Self.L. Self will modify this field when Self.Accepting
480       --  is False, and will not need the mutex to do so. Once a task sets
481       --  Pending_ATC_Level = 0, no other task can access this field.
482
483       LL : aliased Task_Primitives.Private_Data;
484       --  Control block used by the underlying low-level tasking service
485       --  (GNULLI).
486       --
487       --  Protection: This is used only by the GNULLI implementation, which
488       --  takes care of all of its synchronization.
489
490       Task_Arg : System.Address;
491       --  The argument to task procedure. Provide a handle for discriminant
492       --  information
493       --
494       --  Protection: Part of the synchronization between Self and Activator.
495       --  Activator writes it, once, before Self starts executing. Thereafter,
496       --  Self only reads it.
497
498       Task_Alternate_Stack : System.Address;
499       --  The address of the alternate signal stack for this task, if any
500       --
501       --  Protection: Only accessed by Self
502
503       Task_Entry_Point : Task_Procedure_Access;
504       --  Information needed to call the procedure containing the code for
505       --  the body of this task.
506       --
507       --  Protection: Part of the synchronization between Self and Activator.
508       --  Activator writes it, once, before Self starts executing. Self reads
509       --  it, once, as part of its execution.
510
511       Compiler_Data : System.Soft_Links.TSD;
512       --  Task-specific data needed by the compiler to store per-task
513       --  structures.
514       --
515       --  Protection: Only accessed by Self
516
517       All_Tasks_Link : Task_Id;
518       --  Used to link this task to the list of all tasks in the system
519       --
520       --  Protection: RTS_Lock
521
522       Activation_Link : Task_Id;
523       --  Used to link this task to a list of tasks to be activated
524       --
525       --  Protection: Only used by Activator
526
527       Activator : Task_Id;
528       --  The task that created this task, either by declaring it as a task
529       --  object or by executing a task allocator. The value is null iff Self
530       --  has completed activation.
531       --
532       --  Protection: Set by Activator before Self is activated, and only read
533       --  and modified by Self after that.
534
535       Wait_Count : Integer;
536       --  This count is used by a task that is waiting for other tasks. At all
537       --  other times, the value should be zero. It is used differently in
538       --  several different states. Since a task cannot be in more than one of
539       --  these states at the same time, a single counter suffices.
540       --
541       --  Protection: Self.L
542
543       --  Activator_Sleep
544
545       --  This is the number of tasks that this task is activating, i.e. the
546       --  children that have started activation but have not completed it.
547       --
548       --  Protection: Self.L and Created.L. Both mutexes must be locked, since
549       --  Self.Activation_Count and Created.State must be synchronized.
550
551       --  Master_Completion_Sleep (phase 1)
552
553       --  This is the number dependent tasks of a master being completed by
554       --  Self that are not activated, not terminated, and not waiting on a
555       --  terminate alternative.
556
557       --  Master_Completion_2_Sleep (phase 2)
558
559       --  This is the count of tasks dependent on a master being completed by
560       --  Self which are waiting on a terminate alternative.
561
562       Elaborated : Access_Boolean;
563       --  Pointer to a flag indicating that this task's body has been
564       --  elaborated. The flag is created and managed by the
565       --  compiler-generated code.
566       --
567       --  Protection: The field itself is only accessed by Activator. The flag
568       --  that it points to is updated by Master and read by Activator; access
569       --  is assumed to be atomic.
570
571       Activation_Failed : Boolean;
572       --  Set to True if activation of a chain of tasks fails,
573       --  so that the activator should raise Tasking_Error.
574
575       Task_Info : System.Task_Info.Task_Info_Type;
576       --  System-specific attributes of the task as specified by the
577       --  Task_Info pragma.
578
579       Analyzer  : System.Stack_Usage.Stack_Analyzer;
580       --  For storing informations used to measure the stack usage
581
582       Global_Task_Lock_Nesting : Natural;
583       --  This is the current nesting level of calls to
584       --  System.Tasking.Initialization.Lock_Task. This allows a task to call
585       --  Lock_Task multiple times without deadlocking. A task only locks
586       --  Global_Task_Lock when its Global_Task_Lock_Nesting goes from 0 to 1,
587       --  and only unlocked when it goes from 1 to 0.
588       --
589       --  Protection: Only accessed by Self
590
591       Fall_Back_Handler : Termination_Handler;
592       --  This is the fall-back handler that applies to the dependent tasks of
593       --  the task.
594       --
595       --  Protection: Self.L
596
597       Specific_Handler : Termination_Handler;
598       --  This is the specific handler that applies only to this task, and not
599       --  any of its dependent tasks.
600       --
601       --  Protection: Self.L
602    end record;
603
604    ---------------------------------------
605    -- Restricted_Ada_Task_Control_Block --
606    ---------------------------------------
607
608    --  This type should only be used by the restricted GNARLI and by
609    --  restricted GNULL implementations to allocate an ATCB (see
610    --  System.Task_Primitives.Operations.New_ATCB) that will take
611    --  significantly less memory.
612
613    --  Note that the restricted GNARLI should only access fields that are
614    --  present in the Restricted_Ada_Task_Control_Block structure.
615
616    type Restricted_Ada_Task_Control_Block (Entry_Num : Task_Entry_Index) is
617    record
618       Common : Common_ATCB;
619       --  The common part between various tasking implementations
620
621       Entry_Call : aliased Restricted_Entry_Call_Record;
622       --  Protection: This field is used on entry call "queues" associated
623       --  with protected objects, and is protected by the protected object
624       --  lock.
625    end record;
626    pragma Suppress_Initialization (Restricted_Ada_Task_Control_Block);
627
628    Interrupt_Manager_ID : Task_Id;
629    --  This task ID is declared here to break circular dependencies.
630    --  Also declare Interrupt_Manager_ID after Task_Id is known, to avoid
631    --  generating unneeded finalization code.
632
633    -----------------------
634    -- List of all Tasks --
635    -----------------------
636
637    All_Tasks_List : Task_Id;
638    --  Global linked list of all tasks
639
640    ------------------------------------------
641    -- Regular (non restricted) definitions --
642    ------------------------------------------
643
644    --------------------------------
645    -- Master Related Definitions --
646    --------------------------------
647
648    subtype Master_Level is Integer;
649    subtype Master_ID is Master_Level;
650
651    --  Normally, a task starts out with internal master nesting level one
652    --  larger than external master nesting level. It is incremented to one by
653    --  Enter_Master, which is called in the task body only if the compiler
654    --  thinks the task may have dependent tasks. It is set to 1 for the
655    --  environment task, the level 2 is reserved for server tasks of the
656    --  run-time system (the so called "independent tasks"), and the level 3 is
657    --  for the library level tasks. Foreign threads which are detected by
658    --  the run-time have a level of 0, allowing these tasks to be easily
659    --  distinguished if needed.
660
661    Foreign_Task_Level     : constant Master_Level := 0;
662    Environment_Task_Level : constant Master_Level := 1;
663    Independent_Task_Level : constant Master_Level := 2;
664    Library_Task_Level     : constant Master_Level := 3;
665
666    ------------------------------
667    -- Task size, priority info --
668    ------------------------------
669
670    Unspecified_Priority : constant Integer := System.Priority'First - 1;
671
672    Priority_Not_Boosted : constant Integer := System.Priority'First - 1;
673    --  Definition of Priority actually has to come from the RTS configuration
674
675    subtype Rendezvous_Priority is Integer
676      range Priority_Not_Boosted .. System.Any_Priority'Last;
677
678    ------------------------------------
679    -- Rendezvous related definitions --
680    ------------------------------------
681
682    No_Rendezvous : constant := 0;
683
684    Max_Select : constant Integer := Integer'Last;
685    --  RTS-defined
686
687    subtype Select_Index is Integer range No_Rendezvous .. Max_Select;
688    --   type Select_Index is range No_Rendezvous .. Max_Select;
689
690    subtype Positive_Select_Index is
691      Select_Index range 1 .. Select_Index'Last;
692
693    type Accept_Alternative is record
694       Null_Body : Boolean;
695       S         : Task_Entry_Index;
696    end record;
697
698    type Accept_List is
699      array (Positive_Select_Index range <>) of Accept_Alternative;
700
701    type Accept_List_Access is access constant Accept_List;
702
703    -----------------------------------
704    -- ATC_Level related definitions --
705    -----------------------------------
706
707    Max_ATC_Nesting : constant Natural := 20;
708
709    subtype ATC_Level_Base is Integer range 0 .. Max_ATC_Nesting;
710
711    ATC_Level_Infinity : constant ATC_Level_Base := ATC_Level_Base'Last;
712
713    subtype ATC_Level is ATC_Level_Base range 0 .. ATC_Level_Base'Last - 1;
714
715    subtype ATC_Level_Index is ATC_Level range 1 .. ATC_Level'Last;
716
717    ----------------------------------
718    -- Entry_Call_Record definition --
719    ----------------------------------
720
721    type Entry_Call_Record is record
722       Self  : Task_Id;
723       --  ID of the caller
724
725       Mode : Call_Modes;
726
727       State : Entry_Call_State;
728       pragma Atomic (State);
729       --  Indicates part of the state of the call
730       --
731       --  Protection: If the call is not on a queue, it should only be
732       --  accessed by Self, and Self does not need any lock to modify this
733       --  field. Once the call is on a queue, the value should be something
734       --  other than Done unless it is cancelled, and access is controller by
735       --  the "server" of the queue -- i.e., the lock of Checked_To_Protection
736       --  (Call_Target) if the call record is on the queue of a PO, or the
737       --  lock of Called_Target if the call is on the queue of a task. See
738       --  comments on type declaration for more details.
739
740       Uninterpreted_Data : System.Address;
741       --  Data passed by the compiler
742
743       Exception_To_Raise : Ada.Exceptions.Exception_Id;
744       --  The exception to raise once this call has been completed without
745       --  being aborted.
746
747       Prev : Entry_Call_Link;
748
749       Next : Entry_Call_Link;
750
751       Level : ATC_Level;
752       --  One of Self and Level are redundant in this implementation, since
753       --  each Entry_Call_Record is at Self.Entry_Calls (Level). Since we must
754       --  have access to the entry call record to be reading this, we could
755       --  get Self from Level, or Level from Self. However, this requires
756       --  non-portable address arithmetic.
757
758       E : Entry_Index;
759
760       Prio : System.Any_Priority;
761
762       --  The above fields are those that there may be some hope of packing.
763       --  They are gathered together to allow for compilers that lay records
764       --  out contiguously, to allow for such packing.
765
766       Called_Task : Task_Id;
767       pragma Atomic (Called_Task);
768       --  Use for task entry calls. The value is null if the call record is
769       --  not in use. Conversely, unless State is Done and Onqueue is false,
770       --  Called_Task points to an ATCB.
771       --
772       --  Protection:  Called_Task.L
773
774       Called_PO : System.Address;
775       pragma Atomic (Called_PO);
776       --  Similar to Called_Task but for protected objects
777       --
778       --  Note that the previous implementation tried to merge both
779       --  Called_Task and Called_PO but this ended up in many unexpected
780       --  complications (e.g having to add a magic number in the ATCB, which
781       --  caused gdb lots of confusion) with no real gain since the
782       --  Lock_Server implementation still need to loop around chasing for
783       --  pointer changes even with a single pointer.
784
785       Acceptor_Prev_Call : Entry_Call_Link;
786       --  For task entry calls only
787
788       Acceptor_Prev_Priority : Rendezvous_Priority := Priority_Not_Boosted;
789       --  For task entry calls only. The priority of the most recent prior
790       --  call being serviced. For protected entry calls, this function should
791       --  be performed by GNULLI ceiling locking.
792
793       Cancellation_Attempted : Boolean := False;
794       pragma Atomic (Cancellation_Attempted);
795       --  Cancellation of the call has been attempted.
796       --  Consider merging this into State???
797
798       With_Abort : Boolean := False;
799       --  Tell caller whether the call may be aborted
800       --  ??? consider merging this with Was_Abortable state
801
802       Needs_Requeue : Boolean := False;
803       --  Temporary to tell acceptor of task entry call that
804       --  Exceptional_Complete_Rendezvous needs to do requeue.
805    end record;
806
807    ------------------------------------
808    -- Task related other definitions --
809    ------------------------------------
810
811    type Access_Address is access all System.Address;
812    --  Anonymous pointer used to implement task attributes (see s-tataat.adb
813    --  and a-tasatt.adb)
814
815    pragma No_Strict_Aliasing (Access_Address);
816    --  This type is used in contexts where aliasing may be an issue (see
817    --  for example s-tataat.adb), so we avoid any incorrect aliasing
818    --  assumptions.
819
820    ----------------------------------------------
821    -- Ada_Task_Control_Block (ATCB) definition --
822    ----------------------------------------------
823
824    type Entry_Call_Array is array (ATC_Level_Index) of
825      aliased Entry_Call_Record;
826
827    type Direct_Index is range 0 .. Parameters.Default_Attribute_Count;
828    subtype Direct_Index_Range is Direct_Index range 1 .. Direct_Index'Last;
829    --  Attributes with indices in this range are stored directly in the task
830    --  control block. Such attributes must be Address-sized. Other attributes
831    --  will be held in dynamically allocated records chained off of the task
832    --  control block.
833
834    type Direct_Attribute_Element is mod Memory_Size;
835    pragma Atomic (Direct_Attribute_Element);
836
837    type Direct_Attribute_Array is
838      array (Direct_Index_Range) of aliased Direct_Attribute_Element;
839
840    type Direct_Index_Vector is mod 2 ** Parameters.Default_Attribute_Count;
841    --  This is a bit-vector type, used to store information about
842    --  the usage of the direct attribute fields.
843
844    type Task_Serial_Number is mod 2 ** 64;
845    --  Used to give each task a unique serial number
846
847    type Ada_Task_Control_Block (Entry_Num : Task_Entry_Index) is record
848       Common : Common_ATCB;
849       --  The common part between various tasking implementations
850
851       Entry_Calls : Entry_Call_Array;
852       --  An array of entry calls
853       --
854       --  Protection: The elements of this array are on entry call queues
855       --  associated with protected objects or task entries, and are protected
856       --  by the protected object lock or Acceptor.L, respectively.
857
858       New_Base_Priority : System.Any_Priority;
859       --  New value for Base_Priority (for dynamic priorities package)
860       --
861       --  Protection: Self.L
862
863       Open_Accepts : Accept_List_Access;
864       --  This points to the Open_Accepts array of accept alternatives passed
865       --  to the RTS by the compiler-generated code to Selective_Wait. It is
866       --  non-null iff this task is ready to accept an entry call.
867       --
868       --  Protection: Self.L
869
870       Chosen_Index : Select_Index;
871       --  The index in Open_Accepts of the entry call accepted by a selective
872       --  wait executed by this task.
873       --
874       --  Protection: Written by both Self and Caller. Usually protected by
875       --  Self.L. However, once the selection is known to have been written it
876       --  can be accessed without protection. This happens after Self has
877       --  updated it itself using information from a suspended Caller, or
878       --  after Caller has updated it and awakened Self.
879
880       Master_of_Task : Master_Level;
881       --  The task executing the master of this task, and the ID of this task's
882       --  master (unique only among masters currently active within Parent).
883       --
884       --  Protection: Set by Activator before Self is activated, and read
885       --  after Self is activated.
886
887       Master_Within : Master_Level;
888       --  The ID of the master currently executing within this task; that is,
889       --  the most deeply nested currently active master.
890       --
891       --  Protection: Only written by Self, and only read by Self or by
892       --  dependents when Self is attempting to exit a master. Since Self will
893       --  not write this field until the master is complete, the
894       --  synchronization should be adequate to prevent races.
895
896       Alive_Count : Integer := 0;
897       --  Number of tasks directly dependent on this task (including itself)
898       --  that are still "alive", i.e. not terminated.
899       --
900       --  Protection: Self.L
901
902       Awake_Count : Integer := 0;
903       --  Number of tasks directly dependent on this task (including itself)
904       --  still "awake", i.e., are not terminated and not waiting on a
905       --  terminate alternative.
906       --
907       --  Invariant: Awake_Count <= Alive_Count
908
909       --  Protection: Self.L
910
911       --  Beginning of flags
912
913       Aborting : Boolean := False;
914       pragma Atomic (Aborting);
915       --  Self is in the process of aborting. While set, prevents multiple
916       --  abort signals from being sent by different aborter while abort
917       --  is acted upon. This is essential since an aborter which calls
918       --  Abort_To_Level could set the Pending_ATC_Level to yet a lower level
919       --  (than the current level), may be preempted and would send the
920       --  abort signal when resuming execution. At this point, the abortee
921       --  may have completed abort to the proper level such that the
922       --  signal (and resulting abort exception) are not handled any more.
923       --  In other words, the flag prevents a race between multiple aborters
924       --
925       --  Protection: protected by atomic access.
926
927       ATC_Hack : Boolean := False;
928       pragma Atomic (ATC_Hack);
929       --  ?????
930       --  Temporary fix, to allow Undefer_Abort to reset Aborting in the
931       --  handler for Abort_Signal that encloses an async. entry call.
932       --  For the longer term, this should be done via code in the
933       --  handler itself.
934
935       Callable : Boolean := True;
936       --  It is OK to call entries of this task
937
938       Dependents_Aborted : Boolean := False;
939       --  This is set to True by whichever task takes responsibility for
940       --  aborting the dependents of this task.
941       --
942       --  Protection: Self.L
943
944       Interrupt_Entry : Boolean := False;
945       --  Indicates if one or more Interrupt Entries are attached to the task.
946       --  This flag is needed for cleaning up the Interrupt Entry bindings.
947
948       Pending_Action : Boolean := False;
949       --  Unified flag indicating some action needs to be take when abort
950       --  next becomes undeferred. Currently set if:
951       --  . Pending_Priority_Change is set
952       --  . Pending_ATC_Level is changed
953       --  . Requeue involving POs
954       --    (Abortable field may have changed and the Wait_Until_Abortable
955       --     has to recheck the abortable status of the call.)
956       --  . Exception_To_Raise is non-null
957       --
958       --  Protection: Self.L
959       --
960       --  This should never be reset back to False outside of the procedure
961       --  Do_Pending_Action, which is called by Undefer_Abort. It should only
962       --  be set to True by Set_Priority and Abort_To_Level.
963
964       Pending_Priority_Change : Boolean := False;
965       --  Flag to indicate pending priority change (for dynamic priorities
966       --  package). The base priority is updated on the next abort
967       --  completion point (aka. synchronization point).
968       --
969       --  Protection: Self.L
970
971       Terminate_Alternative : Boolean := False;
972       --  Task is accepting Select with Terminate Alternative
973       --
974       --  Protection: Self.L
975
976       --  End of flags
977
978       --  Beginning of counts
979
980       ATC_Nesting_Level : ATC_Level := 1;
981       --  The dynamic level of ATC nesting (currently executing nested
982       --  asynchronous select statements) in this task.
983
984       --  Protection: Self_ID.L. Only Self reads or updates this field.
985       --  Decrementing it deallocates an Entry_Calls component, and care must
986       --  be taken that all references to that component are eliminated before
987       --  doing the decrement. This in turn will require locking a protected
988       --  object (for a protected entry call) or the Acceptor's lock (for a
989       --  task entry call). No other task should attempt to read or modify
990       --  this value.
991
992       Deferral_Level : Natural := 1;
993       --  This is the number of times that Defer_Abort has been called by
994       --  this task without a matching Undefer_Abort call. Abortion is only
995       --  allowed when this zero. It is initially 1, to protect the task at
996       --  startup.
997
998       --  Protection: Only updated by Self; access assumed to be atomic
999
1000       Pending_ATC_Level : ATC_Level_Base := ATC_Level_Infinity;
1001       --  The ATC level to which this task is currently being aborted. If the
1002       --  value is zero, the entire task has "completed". That may be via
1003       --  abort, exception propagation, or normal exit. If the value is
1004       --  ATC_Level_Infinity, the task is not being aborted to any level. If
1005       --  the value is positive, the task has not completed. This should ONLY
1006       --  be modified by Abort_To_Level and Exit_One_ATC_Level.
1007       --
1008       --  Protection: Self.L
1009
1010       Serial_Number : Task_Serial_Number;
1011       --  A growing number to provide some way to check locking  rules/ordering
1012
1013       Known_Tasks_Index : Integer := -1;
1014       --  Index in the System.Tasking.Debug.Known_Tasks array
1015
1016       User_State : Long_Integer := 0;
1017       --  User-writeable location, for use in debugging tasks; also provides a
1018       --  simple task specific data.
1019
1020       Direct_Attributes : Direct_Attribute_Array;
1021       --  For task attributes that have same size as Address
1022
1023       Is_Defined : Direct_Index_Vector := 0;
1024       --  Bit I is 1 iff Direct_Attributes (I) is defined
1025
1026       Indirect_Attributes : Access_Address;
1027       --  A pointer to chain of records for other attributes that are not
1028       --  address-sized, including all tagged types.
1029
1030       Entry_Queues : Task_Entry_Queue_Array (1 .. Entry_Num);
1031       --  An array of task entry queues
1032       --
1033       --  Protection: Self.L. Once a task has set Self.Stage to Completing, it
1034       --  has exclusive access to this field.
1035    end record;
1036
1037    --------------------
1038    -- Initialization --
1039    --------------------
1040
1041    procedure Initialize;
1042    --  This procedure constitutes the first part of the initialization of the
1043    --  GNARL. This includes creating data structures to make the initial thread
1044    --  into the environment task. The last part of the initialization is done
1045    --  in System.Tasking.Initialization or System.Tasking.Restricted.Stages.
1046    --  All the initializations used to be in Tasking.Initialization, but this
1047    --  is no longer possible with the run time simplification (including
1048    --  optimized PO and the restricted run time) since one cannot rely on
1049    --  System.Tasking.Initialization being present, as was done before.
1050
1051    procedure Initialize_ATCB
1052      (Self_ID          : Task_Id;
1053       Task_Entry_Point : Task_Procedure_Access;
1054       Task_Arg         : System.Address;
1055       Parent           : Task_Id;
1056       Elaborated       : Access_Boolean;
1057       Base_Priority    : System.Any_Priority;
1058       Task_Info        : System.Task_Info.Task_Info_Type;
1059       Stack_Size       : System.Parameters.Size_Type;
1060       T                : Task_Id;
1061       Success          : out Boolean);
1062    --  Initialize fields of a TCB and link into global TCB structures Call
1063    --  this only with abort deferred and holding RTS_Lock. Need more
1064    --  documentation, mention T, and describe Success ???
1065
1066 private
1067
1068    Null_Task : constant Task_Id := null;
1069
1070    type Activation_Chain is limited record
1071       T_ID : Task_Id;
1072    end record;
1073
1074    --  Activation_Chain is an in-out parameter of initialization procedures and
1075    --  it must be passed by reference because the init proc may terminate
1076    --  abnormally after creating task components, and these must be properly
1077    --  registered for removal (Expunge_Unactivated_Tasks). The "limited" forces
1078    --  Activation_Chain to be a by-reference type; see RM-6.2(4).
1079
1080 end System.Tasking;