OSDN Git Service

2000-09-25 Kazu Hirata <kazu@hxi.com>
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / ggc-page.c
1 /* "Bag-of-pages" garbage collector for the GNU compiler.
2    Copyright (C) 1999, 2000 Free Software Foundation, Inc.
3
4 This file is part of GNU CC.
5
6 GNU CC is free software; you can redistribute it and/or modify
7 it under the terms of the GNU General Public License as published by
8 the Free Software Foundation; either version 2, or (at your option)
9 any later version.
10
11 GNU CC is distributed in the hope that it will be useful,
12 but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13 MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14 GNU General Public License for more details.
15
16 You should have received a copy of the GNU General Public License
17 along with GNU CC; see the file COPYING.  If not, write to
18 the Free Software Foundation, 59 Temple Place - Suite 330,
19 Boston, MA 02111-1307, USA.  */
20
21 #include "config.h"
22 #include "system.h"
23 #include "tree.h"
24 #include "rtl.h"
25 #include "tm_p.h"
26 #include "toplev.h"
27 #include "varray.h"
28 #include "flags.h"
29 #include "ggc.h"
30 #include "timevar.h"
31
32 #ifdef HAVE_MMAP_ANYWHERE
33 #include <sys/mman.h>
34 #endif
35
36 #ifndef MAP_FAILED
37 #define MAP_FAILED -1
38 #endif
39
40 #if !defined (MAP_ANONYMOUS) && defined (MAP_ANON)
41 #define MAP_ANONYMOUS MAP_ANON
42 #endif
43
44 /* Stategy: 
45
46    This garbage-collecting allocator allocates objects on one of a set
47    of pages.  Each page can allocate objects of a single size only;
48    available sizes are powers of two starting at four bytes.  The size
49    of an allocation request is rounded up to the next power of two
50    (`order'), and satisfied from the appropriate page.
51
52    Each page is recorded in a page-entry, which also maintains an
53    in-use bitmap of object positions on the page.  This allows the
54    allocation state of a particular object to be flipped without
55    touching the page itself.
56
57    Each page-entry also has a context depth, which is used to track
58    pushing and popping of allocation contexts.  Only objects allocated
59    in the current (highest-numbered) context may be collected.  
60
61    Page entries are arranged in an array of singly-linked lists.  The
62    array is indexed by the allocation size, in bits, of the pages on
63    it; i.e. all pages on a list allocate objects of the same size.
64    Pages are ordered on the list such that all non-full pages precede
65    all full pages, with non-full pages arranged in order of decreasing
66    context depth.
67
68    Empty pages (of all orders) are kept on a single page cache list,
69    and are considered first when new pages are required; they are
70    deallocated at the start of the next collection if they haven't
71    been recycled by then.  */
72
73
74 /* Define GGC_POISON to poison memory marked unused by the collector.  */
75 #undef GGC_POISON
76
77 /* Define GGC_ALWAYS_COLLECT to perform collection every time
78    ggc_collect is invoked.  Otherwise, collection is performed only
79    when a significant amount of memory has been allocated since the
80    last collection.  */
81 #undef GGC_ALWAYS_COLLECT
82
83 #ifdef ENABLE_GC_CHECKING
84 #define GGC_POISON
85 #endif
86 #ifdef ENABLE_GC_ALWAYS_COLLECT
87 #define GGC_ALWAYS_COLLECT
88 #endif
89
90 /* Define GGC_DEBUG_LEVEL to print debugging information.
91      0: No debugging output.
92      1: GC statistics only.
93      2: Page-entry allocations/deallocations as well.
94      3: Object allocations as well.
95      4: Object marks as well.   */
96 #define GGC_DEBUG_LEVEL (0)
97 \f
98 #ifndef HOST_BITS_PER_PTR
99 #define HOST_BITS_PER_PTR  HOST_BITS_PER_LONG
100 #endif
101
102 /* The "" allocated string.  */
103 char *empty_string;
104 \f
105 /* A two-level tree is used to look up the page-entry for a given
106    pointer.  Two chunks of the pointer's bits are extracted to index
107    the first and second levels of the tree, as follows:
108
109                                    HOST_PAGE_SIZE_BITS
110                            32           |      |
111        msb +----------------+----+------+------+ lsb
112                             |    |      |
113                          PAGE_L1_BITS   |
114                                  |      |
115                                PAGE_L2_BITS
116
117    The bottommost HOST_PAGE_SIZE_BITS are ignored, since page-entry
118    pages are aligned on system page boundaries.  The next most
119    significant PAGE_L2_BITS and PAGE_L1_BITS are the second and first
120    index values in the lookup table, respectively.  
121
122    For 32-bit architectures and the settings below, there are no
123    leftover bits.  For architectures with wider pointers, the lookup
124    tree points to a list of pages, which must be scanned to find the
125    correct one.  */
126
127 #define PAGE_L1_BITS    (8)
128 #define PAGE_L2_BITS    (32 - PAGE_L1_BITS - G.lg_pagesize)
129 #define PAGE_L1_SIZE    ((size_t) 1 << PAGE_L1_BITS)
130 #define PAGE_L2_SIZE    ((size_t) 1 << PAGE_L2_BITS)
131
132 #define LOOKUP_L1(p) \
133   (((size_t) (p) >> (32 - PAGE_L1_BITS)) & ((1 << PAGE_L1_BITS) - 1))
134
135 #define LOOKUP_L2(p) \
136   (((size_t) (p) >> G.lg_pagesize) & ((1 << PAGE_L2_BITS) - 1))
137
138
139 /* A page_entry records the status of an allocation page.  This
140    structure is dynamically sized to fit the bitmap in_use_p.  */
141 typedef struct page_entry 
142 {
143   /* The next page-entry with objects of the same size, or NULL if
144      this is the last page-entry.  */
145   struct page_entry *next;
146
147   /* The number of bytes allocated.  (This will always be a multiple
148      of the host system page size.)  */
149   size_t bytes;
150
151   /* The address at which the memory is allocated.  */
152   char *page;
153
154   /* Saved in-use bit vector for pages that aren't in the topmost
155      context during collection.  */
156   unsigned long *save_in_use_p;
157
158   /* Context depth of this page.  */
159   unsigned short context_depth;
160
161   /* The number of free objects remaining on this page.  */
162   unsigned short num_free_objects;
163
164   /* A likely candidate for the bit position of a free object for the
165      next allocation from this page.  */
166   unsigned short next_bit_hint;
167
168   /* The lg of size of objects allocated from this page.  */
169   unsigned char order;
170
171   /* A bit vector indicating whether or not objects are in use.  The
172      Nth bit is one if the Nth object on this page is allocated.  This
173      array is dynamically sized.  */
174   unsigned long in_use_p[1];
175 } page_entry;
176
177
178 #if HOST_BITS_PER_PTR <= 32
179
180 /* On 32-bit hosts, we use a two level page table, as pictured above.  */
181 typedef page_entry **page_table[PAGE_L1_SIZE];
182
183 #else
184
185 /* On 64-bit hosts, we use the same two level page tables plus a linked
186    list that disambiguates the top 32-bits.  There will almost always be
187    exactly one entry in the list.  */
188 typedef struct page_table_chain
189 {
190   struct page_table_chain *next;
191   size_t high_bits;
192   page_entry **table[PAGE_L1_SIZE];
193 } *page_table;
194
195 #endif
196
197 /* The rest of the global variables.  */
198 static struct globals
199 {
200   /* The Nth element in this array is a page with objects of size 2^N.
201      If there are any pages with free objects, they will be at the
202      head of the list.  NULL if there are no page-entries for this
203      object size.  */
204   page_entry *pages[HOST_BITS_PER_PTR];
205
206   /* The Nth element in this array is the last page with objects of
207      size 2^N.  NULL if there are no page-entries for this object
208      size.  */
209   page_entry *page_tails[HOST_BITS_PER_PTR];
210
211   /* Lookup table for associating allocation pages with object addresses.  */
212   page_table lookup;
213
214   /* The system's page size.  */
215   size_t pagesize;
216   size_t lg_pagesize;
217
218   /* Bytes currently allocated.  */
219   size_t allocated;
220
221   /* Bytes currently allocated at the end of the last collection.  */
222   size_t allocated_last_gc;
223
224   /* Total amount of memory mapped.  */
225   size_t bytes_mapped;
226
227   /* The current depth in the context stack.  */
228   unsigned short context_depth;
229
230   /* A file descriptor open to /dev/zero for reading.  */
231 #if defined (HAVE_MMAP_ANYWHERE) && !defined(MAP_ANONYMOUS)
232   int dev_zero_fd;
233 #endif
234
235   /* A cache of free system pages.  */
236   page_entry *free_pages;
237
238   /* The file descriptor for debugging output.  */
239   FILE *debug_file;
240 } G;
241
242
243 /* Compute DIVIDEND / DIVISOR, rounded up.  */
244 #define DIV_ROUND_UP(Dividend, Divisor) \
245   (((Dividend) + (Divisor) - 1) / (Divisor))
246
247 /* The number of objects per allocation page, for objects of size
248    2^ORDER.  */
249 #define OBJECTS_PER_PAGE(Order) \
250   ((Order) >= G.lg_pagesize ? 1 : G.pagesize / ((size_t)1 << (Order)))
251
252 /* The size in bytes required to maintain a bitmap for the objects
253    on a page-entry.  */
254 #define BITMAP_SIZE(Num_objects) \
255   (DIV_ROUND_UP ((Num_objects), HOST_BITS_PER_LONG) * sizeof(long))
256
257 /* Skip garbage collection if the current allocation is not at least
258    this factor times the allocation at the end of the last collection.
259    In other words, total allocation must expand by (this factor minus
260    one) before collection is performed.  */
261 #define GGC_MIN_EXPAND_FOR_GC (1.3)
262
263 /* Bound `allocated_last_gc' to 4MB, to prevent the memory expansion
264    test from triggering too often when the heap is small.  */
265 #define GGC_MIN_LAST_ALLOCATED (4 * 1024 * 1024)
266
267 /* Allocate pages in chunks of this size, to throttle calls to mmap.
268    The first page is used, the rest go onto the free list.  */
269 #define GGC_QUIRE_SIZE 16
270
271 \f
272 static int ggc_allocated_p PARAMS ((const void *));
273 static page_entry *lookup_page_table_entry PARAMS ((const void *));
274 static void set_page_table_entry PARAMS ((void *, page_entry *));
275 static char *alloc_anon PARAMS ((char *, size_t));
276 static struct page_entry * alloc_page PARAMS ((unsigned));
277 static void free_page PARAMS ((struct page_entry *));
278 static void release_pages PARAMS ((void));
279 static void clear_marks PARAMS ((void));
280 static void sweep_pages PARAMS ((void));
281 static void ggc_recalculate_in_use_p PARAMS ((page_entry *));
282
283 #ifdef GGC_POISON
284 static void poison_pages PARAMS ((void));
285 #endif
286
287 void debug_print_page_list PARAMS ((int));
288 \f
289 /* Returns non-zero if P was allocated in GC'able memory.  */
290
291 static inline int
292 ggc_allocated_p (p)
293      const void *p;
294 {
295   page_entry ***base;
296   size_t L1, L2;
297
298 #if HOST_BITS_PER_PTR <= 32
299   base = &G.lookup[0];
300 #else
301   page_table table = G.lookup;
302   size_t high_bits = (size_t) p & ~ (size_t) 0xffffffff;
303   while (1)
304     {
305       if (table == NULL)
306         return 0;
307       if (table->high_bits == high_bits)
308         break;
309       table = table->next;
310     }
311   base = &table->table[0];
312 #endif
313
314   /* Extract the level 1 and 2 indicies.  */
315   L1 = LOOKUP_L1 (p);
316   L2 = LOOKUP_L2 (p);
317
318   return base[L1] && base[L1][L2];
319 }
320
321 /* Traverse the page table and find the entry for a page. 
322    Die (probably) if the object wasn't allocated via GC.  */
323
324 static inline page_entry *
325 lookup_page_table_entry(p)
326      const void *p;
327 {
328   page_entry ***base;
329   size_t L1, L2;
330
331 #if HOST_BITS_PER_PTR <= 32
332   base = &G.lookup[0];
333 #else
334   page_table table = G.lookup;
335   size_t high_bits = (size_t) p & ~ (size_t) 0xffffffff;
336   while (table->high_bits != high_bits)
337     table = table->next;
338   base = &table->table[0];
339 #endif
340
341   /* Extract the level 1 and 2 indicies.  */
342   L1 = LOOKUP_L1 (p);
343   L2 = LOOKUP_L2 (p);
344
345   return base[L1][L2];
346 }
347
348 /* Set the page table entry for a page.  */
349
350 static void
351 set_page_table_entry(p, entry)
352      void *p;
353      page_entry *entry;
354 {
355   page_entry ***base;
356   size_t L1, L2;
357
358 #if HOST_BITS_PER_PTR <= 32
359   base = &G.lookup[0];
360 #else
361   page_table table;
362   size_t high_bits = (size_t) p & ~ (size_t) 0xffffffff;
363   for (table = G.lookup; table; table = table->next)
364     if (table->high_bits == high_bits)
365       goto found;
366
367   /* Not found -- allocate a new table.  */
368   table = (page_table) xcalloc (1, sizeof(*table));
369   table->next = G.lookup;
370   table->high_bits = high_bits;
371   G.lookup = table;
372 found:
373   base = &table->table[0];
374 #endif
375
376   /* Extract the level 1 and 2 indicies.  */
377   L1 = LOOKUP_L1 (p);
378   L2 = LOOKUP_L2 (p);
379
380   if (base[L1] == NULL)
381     base[L1] = (page_entry **) xcalloc (PAGE_L2_SIZE, sizeof (page_entry *));
382
383   base[L1][L2] = entry;
384 }
385
386 /* Prints the page-entry for object size ORDER, for debugging.  */
387
388 void
389 debug_print_page_list (order)
390      int order;
391 {
392   page_entry *p;
393   printf ("Head=%p, Tail=%p:\n", (PTR) G.pages[order],
394           (PTR) G.page_tails[order]);
395   p = G.pages[order];
396   while (p != NULL)
397     {
398       printf ("%p(%1d|%3d) -> ", (PTR) p, p->context_depth,
399               p->num_free_objects);
400       p = p->next;
401     }
402   printf ("NULL\n");
403   fflush (stdout);
404 }
405
406 /* Allocate SIZE bytes of anonymous memory, preferably near PREF,
407    (if non-null).  */
408
409 static inline char *
410 alloc_anon (pref, size)
411      char *pref ATTRIBUTE_UNUSED;
412      size_t size;
413 {
414   char *page;
415
416 #ifdef HAVE_MMAP_ANYWHERE
417 #ifdef MAP_ANONYMOUS
418   page = (char *) mmap (pref, size, PROT_READ | PROT_WRITE,
419                         MAP_PRIVATE | MAP_ANONYMOUS, -1, 0);
420 #else
421   page = (char *) mmap (pref, size, PROT_READ | PROT_WRITE,
422                         MAP_PRIVATE, G.dev_zero_fd, 0);
423 #endif
424   if (page == (char *) MAP_FAILED)
425     {
426       fputs ("Virtual memory exhausted!\n", stderr);
427       exit(1);
428     }
429 #else
430 #ifdef HAVE_VALLOC
431   page = (char *) valloc (size);
432   if (!page)
433     {
434       fputs ("Virtual memory exhausted!\n", stderr);
435       exit(1);
436     }
437 #endif /* HAVE_VALLOC */
438 #endif /* HAVE_MMAP_ANYWHERE */
439
440   /* Remember that we allocated this memory.  */
441   G.bytes_mapped += size;
442
443   return page;
444 }
445
446 /* Allocate a new page for allocating objects of size 2^ORDER,
447    and return an entry for it.  The entry is not added to the
448    appropriate page_table list.  */
449
450 static inline struct page_entry *
451 alloc_page (order)
452      unsigned order;
453 {
454   struct page_entry *entry, *p, **pp;
455   char *page;
456   size_t num_objects;
457   size_t bitmap_size;
458   size_t page_entry_size;
459   size_t entry_size;
460
461   num_objects = OBJECTS_PER_PAGE (order);
462   bitmap_size = BITMAP_SIZE (num_objects + 1);
463   page_entry_size = sizeof (page_entry) - sizeof (long) + bitmap_size;
464   entry_size = num_objects * (1 << order);
465
466   entry = NULL;
467   page = NULL;
468
469   /* Check the list of free pages for one we can use.  */
470   for (pp = &G.free_pages, p = *pp; p ; pp = &p->next, p = *pp)
471     if (p->bytes == entry_size)
472       break;
473
474   if (p != NULL)
475     {
476       /* Recycle the allocated memory from this page ... */
477       *pp = p->next;
478       page = p->page;
479       /* ... and, if possible, the page entry itself.  */
480       if (p->order == order)
481         {
482           entry = p;
483           memset (entry, 0, page_entry_size);
484         }
485       else
486         free (p);
487     }
488 #ifdef HAVE_MMAP_ANYWHERE
489   else if (entry_size == G.pagesize)
490     {
491       /* We want just one page.  Allocate a bunch of them and put the
492          extras on the freelist.  (Can only do this optimization with
493          mmap for backing store.)  */
494       struct page_entry *e, *f = G.free_pages;
495       int i;
496
497       page = alloc_anon (NULL, entry_size * GGC_QUIRE_SIZE);
498       /* This loop counts down so that the chain will be in ascending
499          memory order.  */
500       for (i = GGC_QUIRE_SIZE - 1; i >= 1; i--)
501         {
502           e = (struct page_entry *) xcalloc (1, sizeof (struct page_entry));
503           e->bytes = entry_size;
504           e->page = page + i*entry_size;
505           e->next = f;
506           f = e;
507         }
508       G.free_pages = f;
509     }
510 #endif
511   else
512     page = alloc_anon (NULL, entry_size);
513
514   if (entry == NULL)
515     entry = (struct page_entry *) xcalloc (1, page_entry_size);
516
517   entry->bytes = entry_size;
518   entry->page = page;
519   entry->context_depth = G.context_depth;
520   entry->order = order;
521   entry->num_free_objects = num_objects;
522   entry->next_bit_hint = 1;
523
524   /* Set the one-past-the-end in-use bit.  This acts as a sentry as we
525      increment the hint.  */
526   entry->in_use_p[num_objects / HOST_BITS_PER_LONG]
527     = (unsigned long) 1 << (num_objects % HOST_BITS_PER_LONG);
528
529   set_page_table_entry (page, entry);
530
531   if (GGC_DEBUG_LEVEL >= 2)
532     fprintf (G.debug_file, 
533              "Allocating page at %p, object size=%d, data %p-%p\n",
534              (PTR) entry, 1 << order, page, page + entry_size - 1);
535
536   return entry;
537 }
538
539 /* For a page that is no longer needed, put it on the free page list.  */
540
541 static inline void
542 free_page (entry)
543      page_entry *entry;
544 {
545   if (GGC_DEBUG_LEVEL >= 2)
546     fprintf (G.debug_file, 
547              "Deallocating page at %p, data %p-%p\n", (PTR) entry,
548              entry->page, entry->page + entry->bytes - 1);
549
550   set_page_table_entry (entry->page, NULL);
551
552   entry->next = G.free_pages;
553   G.free_pages = entry;
554 }
555
556 /* Release the free page cache to the system.  */
557
558 static void
559 release_pages ()
560 {
561   page_entry *p, *next;
562
563 #ifdef HAVE_MMAP_ANYWHERE
564   char *start;
565   size_t len;
566
567   /* Gather up adjacent pages so they are unmapped together.  */
568   p = G.free_pages;
569
570   while (p)
571     {
572       start = p->page;
573       next = p->next;
574       len = p->bytes;
575       free (p);
576       p = next;
577
578       while (p && p->page == start + len)
579         {
580           next = p->next;
581           len += p->bytes;
582           free (p);
583           p = next;
584         }
585
586       munmap (start, len);
587       G.bytes_mapped -= len;
588     }
589 #else
590 #ifdef HAVE_VALLOC
591
592   for (p = G.free_pages; p; p = next)
593     {
594       next = p->next;
595       free (p->page);
596       G.bytes_mapped -= p->bytes;
597       free (p);
598     }
599 #endif /* HAVE_VALLOC */
600 #endif /* HAVE_MMAP_ANYWHERE */
601
602   G.free_pages = NULL;
603 }
604
605 /* This table provides a fast way to determine ceil(log_2(size)) for
606    allocation requests.  The minimum allocation size is four bytes.  */
607
608 static unsigned char const size_lookup[257] = 
609
610   2, 2, 2, 2, 2, 3, 3, 3, 3, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 
611   4, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 
612   5, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 
613   6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 
614   6, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 
615   7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 
616   7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7,
617   7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 
618   7, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8,
619   8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8,
620   8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8,
621   8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8,
622   8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8,
623   8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8,
624   8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8,
625   8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8,
626   8
627 };
628
629 /* Allocate a chunk of memory of SIZE bytes.  If ZERO is non-zero, the
630    memory is zeroed; otherwise, its contents are undefined.  */
631
632 void *
633 ggc_alloc (size)
634      size_t size;
635 {
636   unsigned order, word, bit, object_offset;
637   struct page_entry *entry;
638   void *result;
639
640   if (size <= 256)
641     order = size_lookup[size];
642   else
643     {
644       order = 9;
645       while (size > ((size_t) 1 << order))
646         order++;
647     }
648
649   /* If there are non-full pages for this size allocation, they are at
650      the head of the list.  */
651   entry = G.pages[order];
652
653   /* If there is no page for this object size, or all pages in this
654      context are full, allocate a new page.  */
655   if (entry == NULL || entry->num_free_objects == 0)
656     {
657       struct page_entry *new_entry;
658       new_entry = alloc_page (order);
659       
660       /* If this is the only entry, it's also the tail.  */
661       if (entry == NULL)
662         G.page_tails[order] = new_entry;
663      
664       /* Put new pages at the head of the page list.  */
665       new_entry->next = entry;
666       entry = new_entry;
667       G.pages[order] = new_entry;
668
669       /* For a new page, we know the word and bit positions (in the
670          in_use bitmap) of the first available object -- they're zero.  */
671       new_entry->next_bit_hint = 1;
672       word = 0;
673       bit = 0;
674       object_offset = 0;
675     }
676   else
677     {
678       /* First try to use the hint left from the previous allocation
679          to locate a clear bit in the in-use bitmap.  We've made sure
680          that the one-past-the-end bit is always set, so if the hint
681          has run over, this test will fail.  */
682       unsigned hint = entry->next_bit_hint;
683       word = hint / HOST_BITS_PER_LONG;
684       bit = hint % HOST_BITS_PER_LONG;
685       
686       /* If the hint didn't work, scan the bitmap from the beginning.  */
687       if ((entry->in_use_p[word] >> bit) & 1)
688         {
689           word = bit = 0;
690           while (~entry->in_use_p[word] == 0)
691             ++word;
692           while ((entry->in_use_p[word] >> bit) & 1)
693             ++bit;
694           hint = word * HOST_BITS_PER_LONG + bit;
695         }
696
697       /* Next time, try the next bit.  */
698       entry->next_bit_hint = hint + 1;
699
700       object_offset = hint << order;
701     }
702
703   /* Set the in-use bit.  */
704   entry->in_use_p[word] |= ((unsigned long) 1 << bit);
705
706   /* Keep a running total of the number of free objects.  If this page
707      fills up, we may have to move it to the end of the list if the
708      next page isn't full.  If the next page is full, all subsequent
709      pages are full, so there's no need to move it.  */
710   if (--entry->num_free_objects == 0
711       && entry->next != NULL
712       && entry->next->num_free_objects > 0)
713     {
714       G.pages[order] = entry->next;
715       entry->next = NULL;
716       G.page_tails[order]->next = entry;
717       G.page_tails[order] = entry;
718     }
719
720   /* Calculate the object's address.  */
721   result = entry->page + object_offset;
722
723 #ifdef GGC_POISON
724   /* `Poison' the entire allocated object, including any padding at
725      the end.  */
726   memset (result, 0xaf, 1 << order);
727 #endif
728
729   /* Keep track of how many bytes are being allocated.  This
730      information is used in deciding when to collect.  */
731   G.allocated += (size_t) 1 << order;
732
733   if (GGC_DEBUG_LEVEL >= 3)
734     fprintf (G.debug_file, 
735              "Allocating object, requested size=%d, actual=%d at %p on %p\n",
736              (int) size, 1 << order, result, (PTR) entry);
737
738   return result;
739 }
740
741 /* If P is not marked, marks it and return false.  Otherwise return true.
742    P must have been allocated by the GC allocator; it mustn't point to
743    static objects, stack variables, or memory allocated with malloc.  */
744
745 int
746 ggc_set_mark (p)
747      const void *p;
748 {
749   page_entry *entry;
750   unsigned bit, word;
751   unsigned long mask;
752
753   /* Look up the page on which the object is alloced.  If the object
754      wasn't allocated by the collector, we'll probably die.  */
755   entry = lookup_page_table_entry (p);
756 #ifdef ENABLE_CHECKING
757   if (entry == NULL)
758     abort ();
759 #endif
760
761   /* Calculate the index of the object on the page; this is its bit
762      position in the in_use_p bitmap.  */
763   bit = (((const char *) p) - entry->page) >> entry->order;
764   word = bit / HOST_BITS_PER_LONG;
765   mask = (unsigned long) 1 << (bit % HOST_BITS_PER_LONG);
766   
767   /* If the bit was previously set, skip it. */
768   if (entry->in_use_p[word] & mask)
769     return 1;
770
771   /* Otherwise set it, and decrement the free object count.  */
772   entry->in_use_p[word] |= mask;
773   entry->num_free_objects -= 1;
774
775   if (GGC_DEBUG_LEVEL >= 4)
776     fprintf (G.debug_file, "Marking %p\n", p);
777
778   return 0;
779 }
780
781 /* Mark P, but check first that it was allocated by the collector.  */
782
783 void
784 ggc_mark_if_gcable (p)
785      const void *p;
786 {
787   if (p && ggc_allocated_p (p))
788     ggc_set_mark (p);
789 }
790
791 /* Return the size of the gc-able object P.  */
792
793 size_t
794 ggc_get_size (p)
795      const void *p;
796 {
797   page_entry *pe = lookup_page_table_entry (p);
798   return 1 << pe->order;
799 }
800 \f
801 /* Initialize the ggc-mmap allocator.  */
802
803 void
804 init_ggc ()
805 {
806   G.pagesize = getpagesize();
807   G.lg_pagesize = exact_log2 (G.pagesize);
808
809 #if defined (HAVE_MMAP_ANYWHERE) && !defined(MAP_ANONYMOUS)
810   G.dev_zero_fd = open ("/dev/zero", O_RDONLY);
811   if (G.dev_zero_fd == -1)
812     abort ();
813 #endif
814
815 #if 0
816   G.debug_file = fopen ("ggc-mmap.debug", "w");
817 #else
818   G.debug_file = stdout;
819 #endif
820
821   G.allocated_last_gc = GGC_MIN_LAST_ALLOCATED;
822
823 #ifdef HAVE_MMAP_ANYWHERE
824   /* StunOS has an amazing off-by-one error for the first mmap allocation
825      after fiddling with RLIMIT_STACK.  The result, as hard as it is to
826      believe, is an unaligned page allocation, which would cause us to
827      hork badly if we tried to use it.  */
828   {
829     char *p = alloc_anon (NULL, G.pagesize);
830     if ((size_t)p & (G.pagesize - 1))
831       {
832         /* How losing.  Discard this one and try another.  If we still
833            can't get something useful, give up.  */
834
835         p = alloc_anon (NULL, G.pagesize);
836         if ((size_t)p & (G.pagesize - 1))
837           abort ();
838       }
839     munmap (p, G.pagesize);
840   }
841 #endif
842
843   empty_string = ggc_alloc_string ("", 0);
844   ggc_add_string_root (&empty_string, 1);
845 }
846
847 /* Increment the `GC context'.  Objects allocated in an outer context
848    are never freed, eliminating the need to register their roots.  */
849
850 void
851 ggc_push_context ()
852 {
853   ++G.context_depth;
854
855   /* Die on wrap.  */
856   if (G.context_depth == 0)
857     abort ();
858 }
859
860 /* Merge the SAVE_IN_USE_P and IN_USE_P arrays in P so that IN_USE_P
861    reflects reality.  Recalculate NUM_FREE_OBJECTS as well.  */
862
863 static void
864 ggc_recalculate_in_use_p (p)
865      page_entry *p;
866 {
867   unsigned int i;
868   size_t num_objects;
869
870   /* Because the past-the-end bit in in_use_p is always set, we 
871      pretend there is one additional object.  */
872   num_objects = OBJECTS_PER_PAGE (p->order) + 1;
873
874   /* Reset the free object count.  */
875   p->num_free_objects = num_objects;
876
877   /* Combine the IN_USE_P and SAVE_IN_USE_P arrays.  */
878   for (i = 0; 
879        i < DIV_ROUND_UP (BITMAP_SIZE (num_objects),
880                          sizeof (*p->in_use_p));
881        ++i)
882     {
883       unsigned long j;
884
885       /* Something is in use if it is marked, or if it was in use in a
886          context further down the context stack.  */
887       p->in_use_p[i] |= p->save_in_use_p[i];
888
889       /* Decrement the free object count for every object allocated.  */
890       for (j = p->in_use_p[i]; j; j >>= 1)
891         p->num_free_objects -= (j & 1);
892     }
893
894   if (p->num_free_objects >= num_objects)
895     abort ();
896 }
897
898 /* Decrement the `GC context'.  All objects allocated since the 
899    previous ggc_push_context are migrated to the outer context.  */
900
901 void
902 ggc_pop_context ()
903 {
904   unsigned order, depth;
905
906   depth = --G.context_depth;
907
908   /* Any remaining pages in the popped context are lowered to the new
909      current context; i.e. objects allocated in the popped context and
910      left over are imported into the previous context.  */
911   for (order = 2; order < HOST_BITS_PER_PTR; order++)
912     {
913       page_entry *p;
914
915       for (p = G.pages[order]; p != NULL; p = p->next)
916         {
917           if (p->context_depth > depth)
918             p->context_depth = depth;
919
920           /* If this page is now in the topmost context, and we'd
921              saved its allocation state, restore it.  */
922           else if (p->context_depth == depth && p->save_in_use_p)
923             {
924               ggc_recalculate_in_use_p (p);
925               free (p->save_in_use_p);
926               p->save_in_use_p = 0;
927             }
928         }
929     }
930 }
931 \f
932 /* Unmark all objects.  */
933
934 static inline void
935 clear_marks ()
936 {
937   unsigned order;
938
939   for (order = 2; order < HOST_BITS_PER_PTR; order++)
940     {
941       size_t num_objects = OBJECTS_PER_PAGE (order);
942       size_t bitmap_size = BITMAP_SIZE (num_objects + 1);
943       page_entry *p;
944
945       for (p = G.pages[order]; p != NULL; p = p->next)
946         {
947 #ifdef ENABLE_CHECKING
948           /* The data should be page-aligned.  */
949           if ((size_t) p->page & (G.pagesize - 1))
950             abort ();
951 #endif
952
953           /* Pages that aren't in the topmost context are not collected;
954              nevertheless, we need their in-use bit vectors to store GC
955              marks.  So, back them up first.  */
956           if (p->context_depth < G.context_depth)
957             {
958               if (! p->save_in_use_p)
959                 p->save_in_use_p = xmalloc (bitmap_size);
960               memcpy (p->save_in_use_p, p->in_use_p, bitmap_size);
961             }
962
963           /* Reset reset the number of free objects and clear the
964              in-use bits.  These will be adjusted by mark_obj.  */
965           p->num_free_objects = num_objects;
966           memset (p->in_use_p, 0, bitmap_size);
967
968           /* Make sure the one-past-the-end bit is always set.  */
969           p->in_use_p[num_objects / HOST_BITS_PER_LONG] 
970             = ((unsigned long) 1 << (num_objects % HOST_BITS_PER_LONG));
971         }
972     }
973 }
974
975 /* Free all empty pages.  Partially empty pages need no attention
976    because the `mark' bit doubles as an `unused' bit.  */
977
978 static inline void
979 sweep_pages ()
980 {
981   unsigned order;
982
983   for (order = 2; order < HOST_BITS_PER_PTR; order++)
984     {
985       /* The last page-entry to consider, regardless of entries
986          placed at the end of the list.  */
987       page_entry * const last = G.page_tails[order];
988
989       size_t num_objects = OBJECTS_PER_PAGE (order);
990       size_t live_objects;
991       page_entry *p, *previous;
992       int done;
993         
994       p = G.pages[order];
995       if (p == NULL)
996         continue;
997
998       previous = NULL;
999       do
1000         {
1001           page_entry *next = p->next;
1002
1003           /* Loop until all entries have been examined.  */
1004           done = (p == last);
1005
1006           /* Add all live objects on this page to the count of
1007              allocated memory.  */
1008           live_objects = num_objects - p->num_free_objects;
1009
1010           G.allocated += ((size_t) 1 << order) * live_objects;
1011
1012           /* Only objects on pages in the topmost context should get
1013              collected.  */
1014           if (p->context_depth < G.context_depth)
1015             ;
1016
1017           /* Remove the page if it's empty.  */
1018           else if (live_objects == 0)
1019             {
1020               if (! previous)
1021                 G.pages[order] = next;
1022               else
1023                 previous->next = next;
1024
1025               /* Are we removing the last element?  */
1026               if (p == G.page_tails[order])
1027                 G.page_tails[order] = previous;
1028               free_page (p);
1029               p = previous;
1030             }
1031
1032           /* If the page is full, move it to the end.  */
1033           else if (p->num_free_objects == 0)
1034             {
1035               /* Don't move it if it's already at the end.  */
1036               if (p != G.page_tails[order])
1037                 {
1038                   /* Move p to the end of the list.  */
1039                   p->next = NULL;
1040                   G.page_tails[order]->next = p;
1041
1042                   /* Update the tail pointer...  */
1043                   G.page_tails[order] = p;
1044
1045                   /* ... and the head pointer, if necessary.  */
1046                   if (! previous)
1047                     G.pages[order] = next;
1048                   else
1049                     previous->next = next;
1050                   p = previous;
1051                 }
1052             }
1053
1054           /* If we've fallen through to here, it's a page in the
1055              topmost context that is neither full nor empty.  Such a
1056              page must precede pages at lesser context depth in the
1057              list, so move it to the head.  */
1058           else if (p != G.pages[order])
1059             {
1060               previous->next = p->next;
1061               p->next = G.pages[order];
1062               G.pages[order] = p;
1063               /* Are we moving the last element?  */
1064               if (G.page_tails[order] == p)
1065                 G.page_tails[order] = previous;
1066               p = previous;
1067             }
1068
1069           previous = p;
1070           p = next;
1071         } 
1072       while (! done);
1073
1074       /* Now, restore the in_use_p vectors for any pages from contexts
1075          other than the current one.  */
1076       for (p = G.pages[order]; p; p = p->next)
1077         if (p->context_depth != G.context_depth)
1078           ggc_recalculate_in_use_p (p);
1079     }
1080 }
1081
1082 #ifdef GGC_POISON
1083 /* Clobber all free objects.  */
1084
1085 static inline void
1086 poison_pages ()
1087 {
1088   unsigned order;
1089
1090   for (order = 2; order < HOST_BITS_PER_PTR; order++)
1091     {
1092       size_t num_objects = OBJECTS_PER_PAGE (order);
1093       size_t size = (size_t) 1 << order;
1094       page_entry *p;
1095
1096       for (p = G.pages[order]; p != NULL; p = p->next)
1097         {
1098           size_t i;
1099
1100           if (p->context_depth != G.context_depth)
1101             /* Since we don't do any collection for pages in pushed
1102                contexts, there's no need to do any poisoning.  And
1103                besides, the IN_USE_P array isn't valid until we pop
1104                contexts.  */
1105             continue;
1106
1107           for (i = 0; i < num_objects; i++)
1108             {
1109               size_t word, bit;
1110               word = i / HOST_BITS_PER_LONG;
1111               bit = i % HOST_BITS_PER_LONG;
1112               if (((p->in_use_p[word] >> bit) & 1) == 0)
1113                 memset (p->page + i * size, 0xa5, size);
1114             }
1115         }
1116     }
1117 }
1118 #endif
1119
1120 /* Top level mark-and-sweep routine.  */
1121
1122 void
1123 ggc_collect ()
1124 {
1125   /* Avoid frequent unnecessary work by skipping collection if the
1126      total allocations haven't expanded much since the last
1127      collection.  */
1128 #ifndef GGC_ALWAYS_COLLECT
1129   if (G.allocated < GGC_MIN_EXPAND_FOR_GC * G.allocated_last_gc)
1130     return;
1131 #endif
1132
1133   timevar_push (TV_GC);
1134   if (!quiet_flag)
1135     fprintf (stderr, " {GC %luk -> ", (unsigned long) G.allocated / 1024);
1136
1137   /* Zero the total allocated bytes.  This will be recalculated in the
1138      sweep phase.  */
1139   G.allocated = 0;
1140
1141   /* Release the pages we freed the last time we collected, but didn't 
1142      reuse in the interim.  */
1143   release_pages ();
1144
1145   clear_marks ();
1146   ggc_mark_roots ();
1147   
1148 #ifdef GGC_POISON
1149   poison_pages ();
1150 #endif
1151
1152   sweep_pages ();
1153
1154   G.allocated_last_gc = G.allocated;
1155   if (G.allocated_last_gc < GGC_MIN_LAST_ALLOCATED)
1156     G.allocated_last_gc = GGC_MIN_LAST_ALLOCATED;
1157
1158   timevar_pop (TV_GC);
1159
1160   if (!quiet_flag)
1161     fprintf (stderr, "%luk}", (unsigned long) G.allocated / 1024);
1162 }
1163
1164 /* Print allocation statistics.  */
1165 #define SCALE(x) ((unsigned long) ((x) < 1024*10 \
1166                   ? (x) \
1167                   : ((x) < 1024*1024*10 \
1168                      ? (x) / 1024 \
1169                      : (x) / (1024*1024))))
1170 #define LABEL(x) ((x) < 1024*10 ? ' ' : ((x) < 1024*1024*10 ? 'k' : 'M'))
1171
1172 void
1173 ggc_print_statistics ()
1174 {
1175   struct ggc_statistics stats;
1176   unsigned int i;
1177   size_t total_overhead = 0;
1178
1179   /* Clear the statistics.  */
1180   memset (&stats, 0, sizeof (stats));
1181   
1182   /* Make sure collection will really occur.  */
1183   G.allocated_last_gc = 0;
1184
1185   /* Collect and print the statistics common across collectors.  */
1186   ggc_print_common_statistics (stderr, &stats);
1187
1188   /* Release free pages so that we will not count the bytes allocated
1189      there as part of the total allocated memory.  */
1190   release_pages ();
1191
1192   /* Collect some information about the various sizes of 
1193      allocation.  */
1194   fprintf (stderr, "\n%-5s %10s  %10s  %10s\n",
1195            "Log", "Allocated", "Used", "Overhead");
1196   for (i = 0; i < HOST_BITS_PER_PTR; ++i)
1197     {
1198       page_entry *p;
1199       size_t allocated;
1200       size_t in_use;
1201       size_t overhead;
1202
1203       /* Skip empty entries.  */
1204       if (!G.pages[i])
1205         continue;
1206
1207       overhead = allocated = in_use = 0;
1208
1209       /* Figure out the total number of bytes allocated for objects of
1210          this size, and how many of them are actually in use.  Also figure
1211          out how much memory the page table is using.  */
1212       for (p = G.pages[i]; p; p = p->next)
1213         {
1214           allocated += p->bytes;
1215           in_use += 
1216             (OBJECTS_PER_PAGE (i) - p->num_free_objects) * (1 << i);
1217
1218           overhead += (sizeof (page_entry) - sizeof (long)
1219                        + BITMAP_SIZE (OBJECTS_PER_PAGE (i) + 1));
1220         }
1221       fprintf (stderr, "%-5d %10ld%c %10ld%c %10ld%c\n", i,
1222                SCALE (allocated), LABEL (allocated),
1223                SCALE (in_use), LABEL (in_use),
1224                SCALE (overhead), LABEL (overhead));
1225       total_overhead += overhead;
1226     }
1227   fprintf (stderr, "%-5s %10ld%c %10ld%c %10ld%c\n", "Total",
1228            SCALE (G.bytes_mapped), LABEL (G.bytes_mapped),
1229            SCALE (G.allocated), LABEL(G.allocated),
1230            SCALE (total_overhead), LABEL (total_overhead));
1231 }