OSDN Git Service

2010-09-10 Arnaud Charlet <charlet@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) 1992-2010, 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 3,  or (at your option) any later ver- --
14 -- sion.  GNAT is distributed in the hope that it will be useful, but WITH- --
15 -- OUT ANY WARRANTY;  without even the  implied warranty of MERCHANTABILITY --
16 -- or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.                                     --
17 --                                                                          --
18 -- As a special exception under Section 7 of GPL version 3, you are granted --
19 -- additional permissions described in the GCC Runtime Library Exception,   --
20 -- version 3.1, as published by the Free Software Foundation.               --
21 --                                                                          --
22 -- You should have received a copy of the GNU General Public License and    --
23 -- a copy of the GCC Runtime Library Exception along with this program;     --
24 -- see the files COPYING3 and COPYING.RUNTIME respectively.  If not, see    --
25 -- <http://www.gnu.org/licenses/>.                                          --
26 --                                                                          --
27 -- GNARL was developed by the GNARL team at Florida State University.       --
28 -- Extensive contributions were provided by Ada Core Technologies, Inc.     --
29 --                                                                          --
30 ------------------------------------------------------------------------------
31
32 --  This package provides necessary type definitions for compiler interface
33
34 --  Note: the compiler generates direct calls to this interface, via Rtsfind.
35 --  Any changes to this interface may require corresponding compiler changes.
36
37 with Ada.Exceptions;
38 with Ada.Unchecked_Conversion;
39
40 with System.Parameters;
41 with System.Task_Info;
42 with System.Soft_Links;
43 with System.Task_Primitives;
44 with System.Stack_Usage;
45
46 package System.Tasking is
47    pragma Preelaborate;
48
49    -------------------
50    -- Locking Rules --
51    -------------------
52
53    --  The following rules must be followed at all times, to prevent
54    --  deadlock and generally ensure correct operation of locking.
55
56    --  Never lock a lock unless abort is deferred
57
58    --  Never undefer abort while holding a lock
59
60    --  Overlapping critical sections must be properly nested, and locks must
61    --  be released in LIFO order. E.g., the following is not allowed:
62
63    --         Lock (X);
64    --         ...
65    --         Lock (Y);
66    --         ...
67    --         Unlock (X);
68    --         ...
69    --         Unlock (Y);
70
71    --  Locks with lower (smaller) level number cannot be locked
72    --  while holding a lock with a higher level number. (The level
73
74    --  1. System.Tasking.PO_Simple.Protection.L (any PO lock)
75    --  2. System.Tasking.Initialization.Global_Task_Lock (in body)
76    --  3. System.Task_Primitives.Operations.Single_RTS_Lock
77    --  4. System.Tasking.Ada_Task_Control_Block.LL.L (any TCB lock)
78
79    --  Clearly, there can be no circular chain of hold-and-wait
80    --  relationships involving locks in different ordering levels.
81
82    --  We used to have Global_Task_Lock before Protection.L but this was
83    --  clearly wrong since there can be calls to "new" inside protected
84    --  operations. The new ordering prevents these failures.
85
86    --  Sometimes we need to hold two ATCB locks at the same time. To allow us
87    --  to order the locking, each ATCB is given a unique serial number. If one
88    --  needs to hold locks on several ATCBs at once, the locks with lower
89    --  serial numbers must be locked first.
90
91    --  We don't always need to check the serial numbers, since the serial
92    --  numbers are assigned sequentially, and so:
93
94    --  . The parent of a task always has a lower serial number.
95    --  . The activator of a task always has a lower serial number.
96    --  . The environment task has a lower serial number than any other task.
97    --  . If the activator of a task is different from the task's parent,
98    --    the parent always has a lower serial number than the activator.
99
100    ---------------------------------
101    -- Task_Id related definitions --
102    ---------------------------------
103
104    type Ada_Task_Control_Block;
105
106    type Task_Id is access all Ada_Task_Control_Block;
107    for Task_Id'Size use System.Task_Primitives.Task_Address_Size;
108
109    Null_Task : constant Task_Id;
110
111    type Task_List is array (Positive range <>) of Task_Id;
112
113    function Self return Task_Id;
114    pragma Inline (Self);
115    --  This is the compiler interface version of this function. Do not call
116    --  from the run-time system.
117
118    function To_Task_Id is
119      new Ada.Unchecked_Conversion
120        (System.Task_Primitives.Task_Address, Task_Id);
121    function To_Address is
122      new Ada.Unchecked_Conversion
123        (Task_Id, System.Task_Primitives.Task_Address);
124
125    -----------------------
126    -- Enumeration types --
127    -----------------------
128
129    type Task_States is
130      (Unactivated,
131       --  TCB initialized but not task has not been created.
132       --  It cannot be executing.
133
134 --    Activating,
135 --    --  ??? Temporarily at end of list for GDB compatibility
136 --    --  Task has been created and is being made Runnable.
137
138       --  Active states
139       --  For all states from here down, the task has been activated.
140       --  For all states from here down, except for Terminated, the task
141       --  may be executing.
142       --  Activator = null iff it has not yet completed activating.
143
144       Runnable,
145       --  Task is not blocked for any reason known to Ada.
146       --  (It may be waiting for a mutex, though.)
147       --  It is conceptually "executing" in normal mode.
148
149       Terminated,
150       --  The task is terminated, in the sense of ARM 9.3 (5).
151       --  Any dependents that were waiting on terminate
152       --  alternatives have been awakened and have terminated themselves.
153
154       Activator_Sleep,
155       --  Task is waiting for created tasks to complete activation
156
157       Acceptor_Sleep,
158       --  Task is waiting on an accept or select with terminate
159
160 --    Acceptor_Delay_Sleep,
161 --    --  ??? Temporarily at end of list for GDB compatibility
162 --    --  Task is waiting on an selective wait statement
163
164       Entry_Caller_Sleep,
165       --  Task is waiting on an entry call
166
167       Async_Select_Sleep,
168       --  Task is waiting to start the abortable part of an
169       --  asynchronous select statement.
170
171       Delay_Sleep,
172       --  Task is waiting on a select statement with only a delay
173       --  alternative open.
174
175       Master_Completion_Sleep,
176       --  Master completion has two phases.
177       --  In Phase 1 the task is sleeping in Complete_Master
178       --  having completed a master within itself,
179       --  and is waiting for the tasks dependent on that master to become
180       --  terminated or waiting on a terminate Phase.
181
182       Master_Phase_2_Sleep,
183       --  In Phase 2 the task is sleeping in Complete_Master
184       --  waiting for tasks on terminate alternatives to finish
185       --  terminating.
186
187       --  The following are special uses of sleep, for server tasks
188       --  within the run-time system.
189
190       Interrupt_Server_Idle_Sleep,
191       Interrupt_Server_Blocked_Interrupt_Sleep,
192       Timer_Server_Sleep,
193       AST_Server_Sleep,
194
195       Asynchronous_Hold,
196       --  The task has been held by Asynchronous_Task_Control.Hold_Task
197
198       Interrupt_Server_Blocked_On_Event_Flag,
199       --  The task has been blocked on a system call waiting for a
200       --  completion event/signal to occur.
201
202       Activating,
203       --  Task has been created and is being made Runnable
204
205       Acceptor_Delay_Sleep
206       --  Task is waiting on an selective wait statement
207      );
208
209    type Call_Modes is
210      (Simple_Call, Conditional_Call, Asynchronous_Call, Timed_Call);
211
212    type Select_Modes is (Simple_Mode, Else_Mode, Terminate_Mode, Delay_Mode);
213
214    subtype Delay_Modes is Integer;
215
216    -------------------------------
217    -- Entry related definitions --
218    -------------------------------
219
220    Null_Entry : constant := 0;
221
222    Max_Entry : constant := Integer'Last;
223
224    Interrupt_Entry : constant := -2;
225
226    Cancelled_Entry : constant := -1;
227
228    type Entry_Index is range Interrupt_Entry .. Max_Entry;
229
230    Null_Task_Entry : constant := Null_Entry;
231
232    Max_Task_Entry : constant := Max_Entry;
233
234    type Task_Entry_Index is new Entry_Index
235      range Null_Task_Entry .. Max_Task_Entry;
236
237    type Entry_Call_Record;
238
239    type Entry_Call_Link is access all Entry_Call_Record;
240
241    type Entry_Queue is record
242       Head : Entry_Call_Link;
243       Tail : Entry_Call_Link;
244    end record;
245
246    type Task_Entry_Queue_Array is
247      array (Task_Entry_Index range <>) of Entry_Queue;
248
249    --  A data structure which contains the string names of entries and entry
250    --  family members.
251
252    type String_Access is access all String;
253
254    type Entry_Names_Array is
255      array (Entry_Index range <>) of String_Access;
256
257    type Entry_Names_Array_Access is access all Entry_Names_Array;
258
259    procedure Free_Entry_Names_Array (Obj : in out Entry_Names_Array);
260    --  Deallocate all string names contained in an entry names array
261
262    ----------------------------------
263    -- Entry_Call_Record definition --
264    ----------------------------------
265
266    type Entry_Call_State is
267      (Never_Abortable,
268       --  the call is not abortable, and never can be
269
270       Not_Yet_Abortable,
271       --  the call is not abortable, but may become so
272
273       Was_Abortable,
274       --  the call is not abortable, but once was
275
276       Now_Abortable,
277       --  the call is abortable
278
279       Done,
280       --  the call has been completed
281
282       Cancelled
283       --  the call was asynchronous, and was cancelled
284      );
285    pragma Ordered (Entry_Call_State);
286
287    --  Never_Abortable is used for calls that are made in a abort deferred
288    --  region (see ARM 9.8(5-11), 9.8 (20)). Such a call is never abortable.
289
290    --  The Was_ vs. Not_Yet_ distinction is needed to decide whether it is OK
291    --  to advance into the abortable part of an async. select stmt. That is
292    --  allowed iff the mode is Now_ or Was_.
293
294    --  Done indicates the call has been completed, without cancellation, or no
295    --  call has been made yet at this ATC nesting level, and so aborting the
296    --  call is no longer an issue. Completion of the call does not necessarily
297    --  indicate "success"; the call may be returning an exception if
298    --  Exception_To_Raise is non-null.
299
300    --  Cancelled indicates the call was cancelled, and so aborting the call is
301    --  no longer an issue.
302
303    --  The call is on an entry queue unless State >= Done, in which case it may
304    --  or may not be still Onqueue.
305
306    --  Please do not modify the order of the values, without checking all uses
307    --  of this type. We rely on partial "monotonicity" of
308    --  Entry_Call_Record.State to avoid locking when we access this value for
309    --  certain tests. In particular:
310
311    --  1)  Once State >= Done, we can rely that the call has been
312    --      completed. If State >= Done, it will not
313    --      change until the task does another entry call at this level.
314
315    --  2)  Once State >= Was_Abortable, we can rely that the call has
316    --      been queued abortably at least once, and so the check for
317    --      whether it is OK to advance to the abortable part of an
318    --      async. select statement does not need to lock anything.
319
320    type Restricted_Entry_Call_Record is record
321       Self : Task_Id;
322       --  ID of the caller
323
324       Mode : Call_Modes;
325
326       State : Entry_Call_State;
327       pragma Atomic (State);
328       --  Indicates part of the state of the call.
329       --
330       --  Protection: If the call is not on a queue, it should only be
331       --  accessed by Self, and Self does not need any lock to modify this
332       --  field.
333       --
334       --  Once the call is on a queue, the value should be something other
335       --  than Done unless it is cancelled, and access is controller by the
336       --  "server" of the queue -- i.e., the lock of Checked_To_Protection
337       --  (Call_Target) if the call record is on the queue of a PO, or the
338       --  lock of Called_Target if the call is on the queue of a task. See
339       --  comments on type declaration for more details.
340
341       Uninterpreted_Data : System.Address;
342       --  Data passed by the compiler
343
344       Exception_To_Raise : Ada.Exceptions.Exception_Id;
345       --  The exception to raise once this call has been completed without
346       --  being aborted.
347    end record;
348    pragma Suppress_Initialization (Restricted_Entry_Call_Record);
349
350    -------------------------------------------
351    -- Task termination procedure definition --
352    -------------------------------------------
353
354    --  We need to redefine here these types (already defined in
355    --  Ada.Task_Termination) for avoiding circular dependencies.
356
357    type Cause_Of_Termination is (Normal, Abnormal, Unhandled_Exception);
358    --  Possible causes for task termination:
359    --
360    --    Normal means that the task terminates due to completing the
361    --    last sentence of its body, or as a result of waiting on a
362    --    terminate alternative.
363
364    --    Abnormal means that the task terminates because it is being aborted
365
366    --    handled_Exception means that the task terminates because of exception
367    --    raised by the execution of its task_body.
368
369    type Termination_Handler is access protected procedure
370      (Cause : Cause_Of_Termination;
371       T     : Task_Id;
372       X     : Ada.Exceptions.Exception_Occurrence);
373    --  Used to represent protected procedures to be executed when task
374    --  terminates.
375
376    ------------------------------------
377    -- Task related other definitions --
378    ------------------------------------
379
380    type Activation_Chain is limited private;
381    --  Linked list of to-be-activated tasks, linked through
382    --  Activation_Link. The order of tasks on the list is irrelevant, because
383    --  the priority rules will ensure that they actually start activating in
384    --  priority order.
385
386    type Activation_Chain_Access is access all Activation_Chain;
387
388    type Task_Procedure_Access is access procedure (Arg : System.Address);
389
390    type Access_Boolean is access all Boolean;
391
392    function Detect_Blocking return Boolean;
393    pragma Inline (Detect_Blocking);
394    --  Return whether the Detect_Blocking pragma is enabled
395
396    function Storage_Size (T : Task_Id) return System.Parameters.Size_Type;
397    --  Retrieve from the TCB of the task the allocated size of its stack,
398    --  either the system default or the size specified by a pragma. This
399    --  is in general a non-static value that can depend on discriminants
400    --  of the task.
401
402    type Bit_Array is array (Integer range <>) of Boolean;
403    pragma Pack (Bit_Array);
404
405    subtype Debug_Event_Array is Bit_Array (1 .. 16);
406
407    Global_Task_Debug_Event_Set : Boolean := False;
408    --  Set True when running under debugger control and a task debug
409    --  event signal has been requested.
410
411    ----------------------------------------------
412    -- Ada_Task_Control_Block (ATCB) definition --
413    ----------------------------------------------
414
415    --  Notes on protection (synchronization) of TRTS data structures
416
417    --  Any field of the TCB can be written by the activator of a task when the
418    --  task is created, since no other task can access the new task's
419    --  state until creation is complete.
420
421    --  The protection for each field is described in a comment starting with
422    --  "Protection:".
423
424    --  When a lock is used to protect an ATCB field, this lock is simply named
425
426    --  Some protection is described in terms of tasks related to the
427    --  ATCB being protected. These are:
428
429    --    Self:      The task which is controlled by this ATCB
430    --    Acceptor:  A task accepting a call from Self
431    --    Caller:    A task calling an entry of Self
432    --    Parent:    The task executing the master on which Self depends
433    --    Dependent: A task dependent on Self
434    --    Activator: The task that created Self and initiated its activation
435    --    Created:   A task created and activated by Self
436
437    --  Note: The order of the fields is important to implement efficiently
438    --  tasking support under gdb.
439    --  Currently gdb relies on the order of the State, Parent, Base_Priority,
440    --  Task_Image, Task_Image_Len, Call and LL fields.
441
442    -------------------------
443    -- Common ATCB section --
444    -------------------------
445
446    --  Section used by all GNARL implementations (regular and restricted)
447
448    type Common_ATCB is record
449       State : Task_States;
450       pragma Atomic (State);
451       --  Encodes some basic information about the state of a task,
452       --  including whether it has been activated, whether it is sleeping,
453       --  and whether it is terminated.
454       --
455       --  Protection: Self.L
456
457       Parent : Task_Id;
458       --  The task on which this task depends.
459       --  See also Master_Level and Master_Within.
460
461       Base_Priority : System.Any_Priority;
462       --  Base priority, not changed during entry calls, only changed
463       --  via dynamic priorities package.
464       --
465       --  Protection: Only written by Self, accessed by anyone
466
467       Current_Priority : System.Any_Priority;
468       --  Active priority, except that the effects of protected object
469       --  priority ceilings are not reflected. This only reflects explicit
470       --  priority changes and priority inherited through task activation
471       --  and rendezvous.
472       --
473       --  Ada 95 notes: In Ada 95, this field will be transferred to the
474       --  Priority field of an Entry_Calls component when an entry call is
475       --  initiated. The Priority of the Entry_Calls component will not change
476       --  for the duration of the call. The accepting task can use it to boost
477       --  its own priority without fear of its changing in the meantime.
478       --
479       --  This can safely be used in the priority ordering of entry queues.
480       --  Once a call is queued, its priority does not change.
481       --
482       --  Since an entry call cannot be made while executing a protected
483       --  action, the priority of a task will never reflect a priority ceiling
484       --  change at the point of an entry call.
485       --
486       --  Protection: Only written by Self, and only accessed when Acceptor
487       --  accepts an entry or when Created activates, at which points Self is
488       --  suspended.
489
490       Protected_Action_Nesting : Natural;
491       pragma Atomic (Protected_Action_Nesting);
492       --  The dynamic level of protected action nesting for this task. This
493       --  field is needed for checking whether potentially blocking operations
494       --  are invoked from protected actions. pragma Atomic is used because it
495       --  can be read/written from protected interrupt handlers.
496
497       Task_Image : String (1 .. System.Parameters.Max_Task_Image_Length);
498       --  Hold a string that provides a readable id for task, built from the
499       --  variable of which it is a value or component.
500
501       Task_Image_Len : Natural;
502       --  Actual length of Task_Image
503
504       Call : Entry_Call_Link;
505       --  The entry call that has been accepted by this task.
506       --
507       --  Protection: Self.L. Self will modify this field when Self.Accepting
508       --  is False, and will not need the mutex to do so. Once a task sets
509       --  Pending_ATC_Level = 0, no other task can access this field.
510
511       LL : aliased Task_Primitives.Private_Data;
512       --  Control block used by the underlying low-level tasking service
513       --  (GNULLI).
514       --
515       --  Protection: This is used only by the GNULLI implementation, which
516       --  takes care of all of its synchronization.
517
518       Task_Arg : System.Address;
519       --  The argument to task procedure. Provide a handle for discriminant
520       --  information.
521       --
522       --  Protection: Part of the synchronization between Self and Activator.
523       --  Activator writes it, once, before Self starts executing. Thereafter,
524       --  Self only reads it.
525
526       Task_Alternate_Stack : System.Address;
527       --  The address of the alternate signal stack for this task, if any
528       --
529       --  Protection: Only accessed by Self
530
531       Task_Entry_Point : Task_Procedure_Access;
532       --  Information needed to call the procedure containing the code for
533       --  the body of this task.
534       --
535       --  Protection: Part of the synchronization between Self and Activator.
536       --  Activator writes it, once, before Self starts executing. Self reads
537       --  it, once, as part of its execution.
538
539       Compiler_Data : System.Soft_Links.TSD;
540       --  Task-specific data needed by the compiler to store per-task
541       --  structures.
542       --
543       --  Protection: Only accessed by Self
544
545       All_Tasks_Link : Task_Id;
546       --  Used to link this task to the list of all tasks in the system
547       --
548       --  Protection: RTS_Lock
549
550       Activation_Link : Task_Id;
551       --  Used to link this task to a list of tasks to be activated
552       --
553       --  Protection: Only used by Activator
554
555       Activator : Task_Id;
556       --  The task that created this task, either by declaring it as a task
557       --  object or by executing a task allocator. The value is null iff Self
558       --  has completed activation.
559       --
560       --  Protection: Set by Activator before Self is activated, and only read
561       --  and modified by Self after that.
562
563       Wait_Count : Integer;
564       --  This count is used by a task that is waiting for other tasks. At all
565       --  other times, the value should be zero. It is used differently in
566       --  several different states. Since a task cannot be in more than one of
567       --  these states at the same time, a single counter suffices.
568       --
569       --  Protection: Self.L
570
571       --  Activator_Sleep
572
573       --  This is the number of tasks that this task is activating, i.e. the
574       --  children that have started activation but have not completed it.
575       --
576       --  Protection: Self.L and Created.L. Both mutexes must be locked, since
577       --  Self.Activation_Count and Created.State must be synchronized.
578
579       --  Master_Completion_Sleep (phase 1)
580
581       --  This is the number dependent tasks of a master being completed by
582       --  Self that are not activated, not terminated, and not waiting on a
583       --  terminate alternative.
584
585       --  Master_Completion_2_Sleep (phase 2)
586
587       --  This is the count of tasks dependent on a master being completed by
588       --  Self which are waiting on a terminate alternative.
589
590       Elaborated : Access_Boolean;
591       --  Pointer to a flag indicating that this task's body has been
592       --  elaborated. The flag is created and managed by the
593       --  compiler-generated code.
594       --
595       --  Protection: The field itself is only accessed by Activator. The flag
596       --  that it points to is updated by Master and read by Activator; access
597       --  is assumed to be atomic.
598
599       Activation_Failed : Boolean;
600       --  Set to True if activation of a chain of tasks fails,
601       --  so that the activator should raise Tasking_Error.
602
603       Task_Info : System.Task_Info.Task_Info_Type;
604       --  System-specific attributes of the task as specified by the
605       --  Task_Info pragma.
606
607       Analyzer  : System.Stack_Usage.Stack_Analyzer;
608       --  For storing informations used to measure the stack usage
609
610       Global_Task_Lock_Nesting : Natural;
611       --  This is the current nesting level of calls to
612       --  System.Tasking.Initialization.Lock_Task. This allows a task to call
613       --  Lock_Task multiple times without deadlocking. A task only locks
614       --  Global_Task_Lock when its Global_Task_Lock_Nesting goes from 0 to 1,
615       --  and only unlocked when it goes from 1 to 0.
616       --
617       --  Protection: Only accessed by Self
618
619       Fall_Back_Handler : Termination_Handler;
620       --  This is the fall-back handler that applies to the dependent tasks of
621       --  the task.
622       --
623       --  Protection: Self.L
624
625       Specific_Handler : Termination_Handler;
626       --  This is the specific handler that applies only to this task, and not
627       --  any of its dependent tasks.
628       --
629       --  Protection: Self.L
630
631       Debug_Events : Debug_Event_Array;
632       --  Word length array of per task debug events, of which 11 kinds are
633       --  currently defined in System.Tasking.Debugging package.
634    end record;
635
636    ---------------------------------------
637    -- Restricted_Ada_Task_Control_Block --
638    ---------------------------------------
639
640    --  This type should only be used by the restricted GNARLI and by restricted
641    --  GNULL implementations to allocate an ATCB (see System.Task_Primitives.
642    --  Operations.New_ATCB) that will take significantly less memory.
643
644    --  Note that the restricted GNARLI should only access fields that are
645    --  present in the Restricted_Ada_Task_Control_Block structure.
646
647    type Restricted_Ada_Task_Control_Block (Entry_Num : Task_Entry_Index) is
648    record
649       Common : Common_ATCB;
650       --  The common part between various tasking implementations
651
652       Entry_Call : aliased Restricted_Entry_Call_Record;
653       --  Protection: This field is used on entry call "queues" associated
654       --  with protected objects, and is protected by the protected object
655       --  lock.
656    end record;
657    pragma Suppress_Initialization (Restricted_Ada_Task_Control_Block);
658
659    Interrupt_Manager_ID : Task_Id;
660    --  This task ID is declared here to break circular dependencies.
661    --  Also declare Interrupt_Manager_ID after Task_Id is known, to avoid
662    --  generating unneeded finalization code.
663
664    -----------------------
665    -- List of all Tasks --
666    -----------------------
667
668    All_Tasks_List : Task_Id;
669    --  Global linked list of all tasks
670
671    ------------------------------------------
672    -- Regular (non restricted) definitions --
673    ------------------------------------------
674
675    --------------------------------
676    -- Master Related Definitions --
677    --------------------------------
678
679    subtype Master_Level is Integer;
680    subtype Master_ID is Master_Level;
681
682    --  Normally, a task starts out with internal master nesting level one
683    --  larger than external master nesting level. It is incremented to one by
684    --  Enter_Master, which is called in the task body only if the compiler
685    --  thinks the task may have dependent tasks. It is set to 1 for the
686    --  environment task, the level 2 is reserved for server tasks of the
687    --  run-time system (the so called "independent tasks"), and the level 3 is
688    --  for the library level tasks. Foreign threads which are detected by
689    --  the run-time have a level of 0, allowing these tasks to be easily
690    --  distinguished if needed.
691
692    Foreign_Task_Level     : constant Master_Level := 0;
693    Environment_Task_Level : constant Master_Level := 1;
694    Independent_Task_Level : constant Master_Level := 2;
695    Library_Task_Level     : constant Master_Level := 3;
696
697    ------------------------------
698    -- Task size, priority info --
699    ------------------------------
700
701    Unspecified_Priority : constant Integer := System.Priority'First - 1;
702
703    Priority_Not_Boosted : constant Integer := System.Priority'First - 1;
704    --  Definition of Priority actually has to come from the RTS configuration
705
706    subtype Rendezvous_Priority is Integer
707      range Priority_Not_Boosted .. System.Any_Priority'Last;
708
709    ------------------------------------
710    -- Rendezvous related definitions --
711    ------------------------------------
712
713    No_Rendezvous : constant := 0;
714
715    Max_Select : constant Integer := Integer'Last;
716    --  RTS-defined
717
718    subtype Select_Index is Integer range No_Rendezvous .. Max_Select;
719    --   type Select_Index is range No_Rendezvous .. Max_Select;
720
721    subtype Positive_Select_Index is
722      Select_Index range 1 .. Select_Index'Last;
723
724    type Accept_Alternative is record
725       Null_Body : Boolean;
726       S         : Task_Entry_Index;
727    end record;
728
729    type Accept_List is
730      array (Positive_Select_Index range <>) of Accept_Alternative;
731
732    type Accept_List_Access is access constant Accept_List;
733
734    -----------------------------------
735    -- ATC_Level related definitions --
736    -----------------------------------
737
738    Max_ATC_Nesting : constant Natural := 20;
739
740    subtype ATC_Level_Base is Integer range 0 .. Max_ATC_Nesting;
741
742    ATC_Level_Infinity : constant ATC_Level_Base := ATC_Level_Base'Last;
743
744    subtype ATC_Level is ATC_Level_Base range 0 .. ATC_Level_Base'Last - 1;
745
746    subtype ATC_Level_Index is ATC_Level range 1 .. ATC_Level'Last;
747
748    ----------------------------------
749    -- Entry_Call_Record definition --
750    ----------------------------------
751
752    type Entry_Call_Record is record
753       Self  : Task_Id;
754       --  ID of the caller
755
756       Mode : Call_Modes;
757
758       State : Entry_Call_State;
759       pragma Atomic (State);
760       --  Indicates part of the state of the call
761       --
762       --  Protection: If the call is not on a queue, it should only be
763       --  accessed by Self, and Self does not need any lock to modify this
764       --  field. Once the call is on a queue, the value should be something
765       --  other than Done unless it is cancelled, and access is controller by
766       --  the "server" of the queue -- i.e., the lock of Checked_To_Protection
767       --  (Call_Target) if the call record is on the queue of a PO, or the
768       --  lock of Called_Target if the call is on the queue of a task. See
769       --  comments on type declaration for more details.
770
771       Uninterpreted_Data : System.Address;
772       --  Data passed by the compiler
773
774       Exception_To_Raise : Ada.Exceptions.Exception_Id;
775       --  The exception to raise once this call has been completed without
776       --  being aborted.
777
778       Prev : Entry_Call_Link;
779
780       Next : Entry_Call_Link;
781
782       Level : ATC_Level;
783       --  One of Self and Level are redundant in this implementation, since
784       --  each Entry_Call_Record is at Self.Entry_Calls (Level). Since we must
785       --  have access to the entry call record to be reading this, we could
786       --  get Self from Level, or Level from Self. However, this requires
787       --  non-portable address arithmetic.
788
789       E : Entry_Index;
790
791       Prio : System.Any_Priority;
792
793       --  The above fields are those that there may be some hope of packing.
794       --  They are gathered together to allow for compilers that lay records
795       --  out contiguously, to allow for such packing.
796
797       Called_Task : Task_Id;
798       pragma Atomic (Called_Task);
799       --  Use for task entry calls. The value is null if the call record is
800       --  not in use. Conversely, unless State is Done and Onqueue is false,
801       --  Called_Task points to an ATCB.
802       --
803       --  Protection:  Called_Task.L
804
805       Called_PO : System.Address;
806       pragma Atomic (Called_PO);
807       --  Similar to Called_Task but for protected objects
808       --
809       --  Note that the previous implementation tried to merge both
810       --  Called_Task and Called_PO but this ended up in many unexpected
811       --  complications (e.g having to add a magic number in the ATCB, which
812       --  caused gdb lots of confusion) with no real gain since the
813       --  Lock_Server implementation still need to loop around chasing for
814       --  pointer changes even with a single pointer.
815
816       Acceptor_Prev_Call : Entry_Call_Link;
817       --  For task entry calls only
818
819       Acceptor_Prev_Priority : Rendezvous_Priority := Priority_Not_Boosted;
820       --  For task entry calls only. The priority of the most recent prior
821       --  call being serviced. For protected entry calls, this function should
822       --  be performed by GNULLI ceiling locking.
823
824       Cancellation_Attempted : Boolean := False;
825       pragma Atomic (Cancellation_Attempted);
826       --  Cancellation of the call has been attempted.
827       --  Consider merging this into State???
828
829       With_Abort : Boolean := False;
830       --  Tell caller whether the call may be aborted
831       --  ??? consider merging this with Was_Abortable state
832
833       Needs_Requeue : Boolean := False;
834       --  Temporary to tell acceptor of task entry call that
835       --  Exceptional_Complete_Rendezvous needs to do requeue.
836    end record;
837
838    ------------------------------------
839    -- Task related other definitions --
840    ------------------------------------
841
842    type Access_Address is access all System.Address;
843    --  Anonymous pointer used to implement task attributes (see s-tataat.adb
844    --  and a-tasatt.adb)
845
846    pragma No_Strict_Aliasing (Access_Address);
847    --  This type is used in contexts where aliasing may be an issue (see
848    --  for example s-tataat.adb), so we avoid any incorrect aliasing
849    --  assumptions.
850
851    ----------------------------------------------
852    -- Ada_Task_Control_Block (ATCB) definition --
853    ----------------------------------------------
854
855    type Entry_Call_Array is array (ATC_Level_Index) of
856      aliased Entry_Call_Record;
857
858    type Direct_Index is range 0 .. Parameters.Default_Attribute_Count;
859    subtype Direct_Index_Range is Direct_Index range 1 .. Direct_Index'Last;
860    --  Attributes with indices in this range are stored directly in the task
861    --  control block. Such attributes must be Address-sized. Other attributes
862    --  will be held in dynamically allocated records chained off of the task
863    --  control block.
864
865    type Direct_Attribute_Element is mod Memory_Size;
866    pragma Atomic (Direct_Attribute_Element);
867
868    type Direct_Attribute_Array is
869      array (Direct_Index_Range) of aliased Direct_Attribute_Element;
870
871    type Direct_Index_Vector is mod 2 ** Parameters.Default_Attribute_Count;
872    --  This is a bit-vector type, used to store information about
873    --  the usage of the direct attribute fields.
874
875    type Task_Serial_Number is mod 2 ** 64;
876    --  Used to give each task a unique serial number
877
878    type Ada_Task_Control_Block (Entry_Num : Task_Entry_Index) is record
879       Common : Common_ATCB;
880       --  The common part between various tasking implementations
881
882       Entry_Calls : Entry_Call_Array;
883       --  An array of entry calls
884       --
885       --  Protection: The elements of this array are on entry call queues
886       --  associated with protected objects or task entries, and are protected
887       --  by the protected object lock or Acceptor.L, respectively.
888
889       Entry_Names : Entry_Names_Array_Access := null;
890       --  An array of string names which denotes entry [family member] names.
891       --  The structure is indexed by task entry index and contains Entry_Num
892       --  components.
893
894       New_Base_Priority : System.Any_Priority;
895       --  New value for Base_Priority (for dynamic priorities package)
896       --
897       --  Protection: Self.L
898
899       Open_Accepts : Accept_List_Access;
900       --  This points to the Open_Accepts array of accept alternatives passed
901       --  to the RTS by the compiler-generated code to Selective_Wait. It is
902       --  non-null iff this task is ready to accept an entry call.
903       --
904       --  Protection: Self.L
905
906       Chosen_Index : Select_Index;
907       --  The index in Open_Accepts of the entry call accepted by a selective
908       --  wait executed by this task.
909       --
910       --  Protection: Written by both Self and Caller. Usually protected by
911       --  Self.L. However, once the selection is known to have been written it
912       --  can be accessed without protection. This happens after Self has
913       --  updated it itself using information from a suspended Caller, or
914       --  after Caller has updated it and awakened Self.
915
916       Master_of_Task : Master_Level;
917       --  The task executing the master of this task, and the ID of this task's
918       --  master (unique only among masters currently active within Parent).
919       --
920       --  Protection: Set by Activator before Self is activated, and read
921       --  after Self is activated.
922
923       Master_Within : Master_Level;
924       --  The ID of the master currently executing within this task; that is,
925       --  the most deeply nested currently active master.
926       --
927       --  Protection: Only written by Self, and only read by Self or by
928       --  dependents when Self is attempting to exit a master. Since Self will
929       --  not write this field until the master is complete, the
930       --  synchronization should be adequate to prevent races.
931
932       Alive_Count : Integer := 0;
933       --  Number of tasks directly dependent on this task (including itself)
934       --  that are still "alive", i.e. not terminated.
935       --
936       --  Protection: Self.L
937
938       Awake_Count : Integer := 0;
939       --  Number of tasks directly dependent on this task (including itself)
940       --  still "awake", i.e., are not terminated and not waiting on a
941       --  terminate alternative.
942       --
943       --  Invariant: Awake_Count <= Alive_Count
944
945       --  Protection: Self.L
946
947       --  Beginning of flags
948
949       Aborting : Boolean := False;
950       pragma Atomic (Aborting);
951       --  Self is in the process of aborting. While set, prevents multiple
952       --  abort signals from being sent by different aborter while abort
953       --  is acted upon. This is essential since an aborter which calls
954       --  Abort_To_Level could set the Pending_ATC_Level to yet a lower level
955       --  (than the current level), may be preempted and would send the
956       --  abort signal when resuming execution. At this point, the abortee
957       --  may have completed abort to the proper level such that the
958       --  signal (and resulting abort exception) are not handled any more.
959       --  In other words, the flag prevents a race between multiple aborters
960       --
961       --  Protection: protected by atomic access.
962
963       ATC_Hack : Boolean := False;
964       pragma Atomic (ATC_Hack);
965       --  ?????
966       --  Temporary fix, to allow Undefer_Abort to reset Aborting in the
967       --  handler for Abort_Signal that encloses an async. entry call.
968       --  For the longer term, this should be done via code in the
969       --  handler itself.
970
971       Callable : Boolean := True;
972       --  It is OK to call entries of this task
973
974       Dependents_Aborted : Boolean := False;
975       --  This is set to True by whichever task takes responsibility for
976       --  aborting the dependents of this task.
977       --
978       --  Protection: Self.L
979
980       Interrupt_Entry : Boolean := False;
981       --  Indicates if one or more Interrupt Entries are attached to the task.
982       --  This flag is needed for cleaning up the Interrupt Entry bindings.
983
984       Pending_Action : Boolean := False;
985       --  Unified flag indicating some action needs to be take when abort
986       --  next becomes undeferred. Currently set if:
987       --  . Pending_Priority_Change is set
988       --  . Pending_ATC_Level is changed
989       --  . Requeue involving POs
990       --    (Abortable field may have changed and the Wait_Until_Abortable
991       --     has to recheck the abortable status of the call.)
992       --  . Exception_To_Raise is non-null
993       --
994       --  Protection: Self.L
995       --
996       --  This should never be reset back to False outside of the procedure
997       --  Do_Pending_Action, which is called by Undefer_Abort. It should only
998       --  be set to True by Set_Priority and Abort_To_Level.
999
1000       Pending_Priority_Change : Boolean := False;
1001       --  Flag to indicate pending priority change (for dynamic priorities
1002       --  package). The base priority is updated on the next abort
1003       --  completion point (aka. synchronization point).
1004       --
1005       --  Protection: Self.L
1006
1007       Terminate_Alternative : Boolean := False;
1008       --  Task is accepting Select with Terminate Alternative
1009       --
1010       --  Protection: Self.L
1011
1012       --  End of flags
1013
1014       --  Beginning of counts
1015
1016       ATC_Nesting_Level : ATC_Level := 1;
1017       --  The dynamic level of ATC nesting (currently executing nested
1018       --  asynchronous select statements) in this task.
1019
1020       --  Protection: Self_ID.L. Only Self reads or updates this field.
1021       --  Decrementing it deallocates an Entry_Calls component, and care must
1022       --  be taken that all references to that component are eliminated before
1023       --  doing the decrement. This in turn will require locking a protected
1024       --  object (for a protected entry call) or the Acceptor's lock (for a
1025       --  task entry call). No other task should attempt to read or modify
1026       --  this value.
1027
1028       Deferral_Level : Natural := 1;
1029       --  This is the number of times that Defer_Abort has been called by
1030       --  this task without a matching Undefer_Abort call. Abortion is only
1031       --  allowed when this zero. It is initially 1, to protect the task at
1032       --  startup.
1033
1034       --  Protection: Only updated by Self; access assumed to be atomic
1035
1036       Pending_ATC_Level : ATC_Level_Base := ATC_Level_Infinity;
1037       --  The ATC level to which this task is currently being aborted. If the
1038       --  value is zero, the entire task has "completed". That may be via
1039       --  abort, exception propagation, or normal exit. If the value is
1040       --  ATC_Level_Infinity, the task is not being aborted to any level. If
1041       --  the value is positive, the task has not completed. This should ONLY
1042       --  be modified by Abort_To_Level and Exit_One_ATC_Level.
1043       --
1044       --  Protection: Self.L
1045
1046       Serial_Number : Task_Serial_Number;
1047       --  A growing number to provide some way to check locking  rules/ordering
1048
1049       Known_Tasks_Index : Integer := -1;
1050       --  Index in the System.Tasking.Debug.Known_Tasks array
1051
1052       User_State : Long_Integer := 0;
1053       --  User-writeable location, for use in debugging tasks; also provides a
1054       --  simple task specific data.
1055
1056       Direct_Attributes : Direct_Attribute_Array;
1057       --  For task attributes that have same size as Address
1058
1059       Is_Defined : Direct_Index_Vector := 0;
1060       --  Bit I is 1 iff Direct_Attributes (I) is defined
1061
1062       Indirect_Attributes : Access_Address;
1063       --  A pointer to chain of records for other attributes that are not
1064       --  address-sized, including all tagged types.
1065
1066       Entry_Queues : Task_Entry_Queue_Array (1 .. Entry_Num);
1067       --  An array of task entry queues
1068       --
1069       --  Protection: Self.L. Once a task has set Self.Stage to Completing, it
1070       --  has exclusive access to this field.
1071    end record;
1072
1073    --------------------
1074    -- Initialization --
1075    --------------------
1076
1077    procedure Initialize;
1078    --  This procedure constitutes the first part of the initialization of the
1079    --  GNARL. This includes creating data structures to make the initial thread
1080    --  into the environment task. The last part of the initialization is done
1081    --  in System.Tasking.Initialization or System.Tasking.Restricted.Stages.
1082    --  All the initializations used to be in Tasking.Initialization, but this
1083    --  is no longer possible with the run time simplification (including
1084    --  optimized PO and the restricted run time) since one cannot rely on
1085    --  System.Tasking.Initialization being present, as was done before.
1086
1087    procedure Initialize_ATCB
1088      (Self_ID          : Task_Id;
1089       Task_Entry_Point : Task_Procedure_Access;
1090       Task_Arg         : System.Address;
1091       Parent           : Task_Id;
1092       Elaborated       : Access_Boolean;
1093       Base_Priority    : System.Any_Priority;
1094       Task_Info        : System.Task_Info.Task_Info_Type;
1095       Stack_Size       : System.Parameters.Size_Type;
1096       T                : Task_Id;
1097       Success          : out Boolean);
1098    --  Initialize fields of a TCB and link into global TCB structures Call
1099    --  this only with abort deferred and holding RTS_Lock. Need more
1100    --  documentation, mention T, and describe Success ???
1101
1102 private
1103
1104    Null_Task : constant Task_Id := null;
1105
1106    type Activation_Chain is limited record
1107       T_ID : Task_Id;
1108    end record;
1109
1110    --  Activation_Chain is an in-out parameter of initialization procedures and
1111    --  it must be passed by reference because the init proc may terminate
1112    --  abnormally after creating task components, and these must be properly
1113    --  registered for removal (Expunge_Unactivated_Tasks). The "limited" forces
1114    --  Activation_Chain to be a by-reference type; see RM-6.2(4).
1115
1116 end System.Tasking;