OSDN Git Service

2004-05-17 Steve Kargl <kargls@comcast.net>
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / ada / g-debpoo.ads
index 841e5b2..3cfe1bc 100644 (file)
@@ -6,8 +6,7 @@
 --                                                                          --
 --                                 S p e c                                  --
 --                                                                          --
---                                                                          --
---          Copyright (C) 1992-2001 Free Software Foundation, Inc.          --
+--          Copyright (C) 1992-2003 Free Software Foundation, Inc.          --
 --                                                                          --
 -- GNAT is free software;  you can  redistribute it  and/or modify it under --
 -- terms of the  GNU General Public License as published  by the Free Soft- --
 -- covered by the  GNU Public License.                                      --
 --                                                                          --
 -- GNAT was originally developed  by the GNAT team at  New York University. --
--- It is now maintained by Ada Core Technologies Inc (http://www.gnat.com). --
+-- Extensive contributions were provided by Ada Core Technologies Inc.      --
 --                                                                          --
 ------------------------------------------------------------------------------
 
+--  This packages provides a special implementation of the Ada95 storage pools.
+--
+--  The goal of this debug pool is to detect incorrect uses of memory
+--  (multiple deallocations, access to invalid memory,...). Errors are reported
+--  in one of two ways: either by immediately raising an exception, or by
+--  printing a message on standard output.
+--
+--  You need to instrument your code to use this package: for each access type
+--  you want to monitor, you need to add a clause similar to:
+--
+--      type Integer_Access is access Integer;
+--      for Integer_Access'Storage_Pool use Pool;
+
+--  where Pool is a tagged object declared with
+--
+--      Pool : GNAT.Debug_Pools.Debug_Pool;
+--
+--  This package was designed to be as efficient as possible, but still has an
+--  impact on the performance of your code, which depends on the number of
+--  allocations, deallocations and, somewhat less, dereferences that your
+--  application performs.
+--
+--  For each faulty memory use, this debug pool will print several lines
+--  of information, including things like the location where the memory
+--  was initially allocated, the location where it was freed etc.
+--
+--  Physical allocations and deallocations are done through the usual system
+--  calls. However, in order to provide proper checks, the debug pool will not
+--  release the memory immediately. It keeps released memory around (the amount
+--  kept around is configurable) so that it can distinguish between memory that
+--  has not been allocated and memory that has been allocated but freed. This
+--  also means that this memory cannot be reallocated, preventing what would
+--  otherwise be a false indication that freed memory is now allocated.
+--
+--  In addition, this package presents several subprograms that help analyze
+--  the behavior of your program, by reporting memory leaks, the total amount
+--  of memory that was allocated. The pool is also designed to work correctly
+--  in conjunction with gnatmem.
+--
+--  Finally, a subprogram Print_Pool is provided for use from the debugger.
+--
+--  Limitations
+--  ===========
+--
+--  Current limitation of this debug pool: if you use this debug pool for a
+--  general access type ("access all"), the pool might report invalid
+--  dereferences if the access object is pointing to another object on the
+--  stack which was not allocated through a call to "new".
+--
+--  This debug pool will respect all alignments specified in your code, but
+--  it does that by aligning all objects using Standard'Maximum_Alignment.
+--  This allows faster checks, and limits the performance impact of using
+--  this pool.
+--
+
 with System;                  use System;
 with System.Storage_Elements; use System.Storage_Elements;
 with System.Checked_Pools;
 
 package GNAT.Debug_Pools is
 
-   --  The debug pool is used to track down memory corruption due to use of
-   --  deallocated memory or incorrect unchecked conversions. Allocation
-   --  strategy :
+   type Debug_Pool is new System.Checked_Pools.Checked_Pool with private;
+   --  The new debug pool
 
-   --     - allocation:   . memory is normally allocated with malloc
-   --                     . the allocated address is noted in a table
+   subtype SSC is System.Storage_Elements.Storage_Count;
 
-   --     - deallocation: . memory is  filled with "DEAD_BEEF" patterns
-   --                     . memory is not freed
-   --                     . exceptions are raised if the memory was not
-   --                       allocated or was already deallocated
+   Default_Max_Freed         : constant SSC     := 50_000_000;
+   Default_Stack_Trace_Depth : constant Natural := 20;
+   Default_Reset_Content     : constant Boolean := False;
+   Default_Raise_Exceptions  : constant Boolean := True;
+   Default_Advanced_Scanning : constant Boolean := False;
+   Default_Min_Freed         : constant SSC     := 0;
+   --  The above values are constants used for the parameters to Configure
+   --  if not overridden in the call. See description of Configure for full
+   --  details on these parameters. If these defaults are not satisfactory,
+   --  then you need to call Configure to change the default values.
 
-   --     - dereference:  . exceptions are raised if the memory was not
-   --                        allocated or was already deallocated
+   procedure Configure
+     (Pool                           : in out Debug_Pool;
+      Stack_Trace_Depth              : Natural := Default_Stack_Trace_Depth;
+      Maximum_Logically_Freed_Memory : SSC     := Default_Max_Freed;
+      Minimum_To_Free                : SSC     := Default_Min_Freed;
+      Reset_Content_On_Free          : Boolean := Default_Reset_Content;
+      Raise_Exceptions               : Boolean := Default_Raise_Exceptions;
+      Advanced_Scanning              : Boolean := Default_Advanced_Scanning);
+   --  Subprogram used to configure the debug pool.
+   --
+   --    Stack_Trace_Depth. This parameter controls the maximum depth of stack
+   --    traces that are output to indicate locations of actions for error
+   --    conditions such as bad allocations. If set to zero, the debug pool
+   --    will not try to compute backtraces. This is more efficient but gives
+   --    less information on problem locations
+   --
+   --    Maximum_Logically_Freed_Memory: maximum amount of memory (bytes)
+   --    that should be kept before starting to physically deallocate some.
+   --    This value should be non-zero, since having memory that is logically
+   --    but not physically freed helps to detect invalid memory accesses.
+   --
+   --    Minimum_To_Free is the minimum amount of memory that should be freed
+   --    every time the pool starts physically releasing memory. The algorithm
+   --    to compute which block should be physically released needs some
+   --    expensive initialization (see Advanced_Scanning below), and this
+   --    parameter can be used to limit the performance impact by ensuring
+   --    that a reasonable amount of memory is freed each time. Even in the
+   --    advanced scanning mode, marked blocks may be released to match this
+   --    Minimum_To_Free parameter.
+   --
+   --    Reset_Content_On_Free: If true, then the contents of the freed memory
+   --    is reset to the pattern 16#DEADBEEF#, following an old IBM convention.
+   --    This helps in detecting invalid memory references from the debugger.
+   --
+   --    Raise_Exceptions: If true, the exceptions below will be raised every
+   --    time an error is detected. If you set this to False, then the action
+   --    is to generate output on standard error, noting the errors, but to
+   --    keep running if possible (of course if storage is badly damaged, this
+   --    attempt may fail. This helps to detect more than one error in a run.
+   --
+   --    Advanced_Scanning: If true, the pool will check the contents of all
+   --    allocated blocks before physically releasing memory. Any possible
+   --    reference to a logically free block will prevent its deallocation.
+   --    Note that this algorithm is approximate, and it is recommended
+   --    that you set Minimum_To_Free to a non-zero value to save time.
+   --
+   --  All instantiations of this pool use the same internal tables. However,
+   --  they do not store the same amount of information for the tracebacks,
+   --  and they have different counters for maximum logically freed memory.
 
    Accessing_Not_Allocated_Storage : exception;
-   Accessing_Deallocated_Storage   : exception;
-   Freeing_Not_Allocated_Storage   : exception;
-   Freeing_Deallocated_Storage     : exception;
+   --  Exception raised if Raise_Exception is True, and an attempt is made
+   --  to access storage that was never allocated.
+
+   Accessing_Deallocated_Storage : exception;
+   --  Exception raised if Raise_Exception is True, and an attempt is made
+   --  to access storage that was allocated but has been deallocated.
+
+   Freeing_Not_Allocated_Storage : exception;
+   --  Exception raised if Raise_Exception is True, and an attempt is made
+   --  to free storage that had not been previously allocated.
+
+   Freeing_Deallocated_Storage : exception;
+   --  Exception raised if Raise_Exception is True, and an attempt is made
+   --  to free storage that had already been freed.
+
+   --  Note on the above exceptions. The distinction between not allocated
+   --  and deallocated storage is not guaranteed to be accurate in the case
+   --  where storage is allocated, and then physically freed. Larger values
+   --  of the parameter Maximum_Logically_Freed_Memory will help to guarantee
+   --  that this distinction is made more accurately.
+
+   generic
+      with procedure Put_Line (S : String) is <>;
+      with procedure Put      (S : String) is <>;
+   procedure Print_Info
+     (Pool          : Debug_Pool;
+      Cumulate      : Boolean := False;
+      Display_Slots : Boolean := False;
+      Display_Leaks : Boolean := False);
+   --  Print out information about the High Water Mark, the current and
+   --  total number of bytes allocated and the total number of bytes
+   --  deallocated.
+   --
+   --  If Display_Slots is true, this subprogram prints a list of all the
+   --  locations in the application that have done at least one allocation or
+   --  deallocation. The result might be used to detect places in the program
+   --  where lots of allocations are taking place. This output is not in any
+   --  defined order.
+   --
+   --  If Cumulate if True, then each stack trace will display the number of
+   --  allocations that were done either directly, or by the subprograms called
+   --  at that location (e.g: if there were two physical allocations at a->b->c
+   --  and a->b->d, then a->b would be reported as performing two allocations).
+   --
+   --  If Display_Leaks is true, then each block that has not been deallocated
+   --  (often called a "memory leak") will be listed, along with the traceback
+   --  showing where it was allocated. Not that no grouping of the blocks is
+   --  done, you should use the Dump_Gnatmem procedure below in conjunction
+   --  with the gnatmem utility.
+
+   procedure Print_Info_Stdout
+     (Pool          : Debug_Pool;
+      Cumulate      : Boolean := False;
+      Display_Slots : Boolean := False;
+      Display_Leaks : Boolean := False);
+   --  Standard instantiation of Print_Info to print on standard_output. More
+   --  convenient to use where this is the intended location, and in particular
+   --  easier to use from the debugger.
 
-   type Debug_Pool is
-     new System.Checked_Pools.Checked_Pool with private;
+   procedure Dump_Gnatmem (Pool : Debug_Pool; File_Name : String);
+   --  Create an external file on the disk, which can be processed by gnatmem
+   --  to display the location of memory leaks.
+   --
+   --  This provides a nicer output that Print_Info above, and groups similar
+   --  stack traces together. This also provides an easy way to save the memory
+   --  status of your program for post-mortem analysis.
+   --
+   --  To use this file, use the following command line:
+   --     gnatmem 5 -i <File_Name> <Executable_Name>
+   --  If you want all the stack traces to be displayed with 5 levels.
+
+   procedure Print_Pool (A : System.Address);
+   pragma Export (C, Print_Pool, "print_pool");
+   --  This subprogram is meant to be used from a debugger. Given an address in
+   --  memory, it will print on standard output the known information about
+   --  this address (provided, of course, the matching pointer is handled by
+   --  the Debug_Pool).
+   --
+   --  The information includes the stacktrace for the allocation or
+   --  deallocation of that memory chunck, its current status (allocated or
+   --  logically freed), etc.
+
+private
+   --  The following are the standard primitive subprograms for a pool
 
    procedure Allocate
      (Pool                     : in out Debug_Pool;
@@ -73,9 +256,7 @@ package GNAT.Debug_Pools is
       Size_In_Storage_Elements : Storage_Count;
       Alignment                : Storage_Count);
 
-   function Storage_Size
-     (Pool : Debug_Pool)
-      return System.Storage_Elements.Storage_Count;
+   function Storage_Size (Pool : Debug_Pool) return SSC;
 
    procedure Dereference
      (Pool                     : in out Debug_Pool;
@@ -83,22 +264,48 @@ package GNAT.Debug_Pools is
       Size_In_Storage_Elements : Storage_Count;
       Alignment                : Storage_Count);
 
-   generic
-      with procedure Put_Line (S : String);
-   procedure Print_Info (Pool : Debug_Pool);
-   --  Print out information about the High Water Mark, the current and
-   --  total number of bytes allocated and the total number of bytes
-   --  deallocated.
+   type Byte_Count is mod System.Max_Binary_Modulus;
+   --  Type used for maintaining byte counts, needs to be large enough
+   --  to accomodate counts allowing for repeated use of the same memory.
 
-private
    type Debug_Pool is new System.Checked_Pools.Checked_Pool with record
-      Allocated   : Storage_Count := 0;
+      Stack_Trace_Depth              : Natural := Default_Stack_Trace_Depth;
+      Maximum_Logically_Freed_Memory : SSC     := Default_Max_Freed;
+      Reset_Content_On_Free          : Boolean := Default_Reset_Content;
+      Raise_Exceptions               : Boolean := Default_Raise_Exceptions;
+      Minimum_To_Free                : SSC     := Default_Min_Freed;
+      Advanced_Scanning              : Boolean := Default_Advanced_Scanning;
+
+      Allocated : Byte_Count := 0;
       --  Total number of bytes allocated in this pool
 
-      Deallocated : Storage_Count := 0;
-      --  Total number of bytes deallocated in this pool
+      Logically_Deallocated : Byte_Count := 0;
+      --  Total number of bytes logically deallocated in this pool. This is the
+      --  memory that the application has released, but that the pool has not
+      --  yet physically released through a call to free(), to detect later
+      --  accesed to deallocated memory.
+
+      Physically_Deallocated : Byte_Count := 0;
+      --  Total number of bytes that were free()-ed.
+
+      Marked_Blocks_Deallocated : Boolean := False;
+      --  Set to true if some mark blocks had to be deallocated in the advanced
+      --  scanning scheme. Since this is potentially dangereous, this is
+      --  reported to the user, who might want to rerun his program with a
+      --  lower Minimum_To_Free value.
+
+      High_Water : Byte_Count := 0;
+      --  Maximum of Allocated - Logically_Deallocated - Physically_Deallocated
+
+      First_Free_Block : System.Address := System.Null_Address;
+      Last_Free_Block  : System.Address := System.Null_Address;
+      --  Pointers to the first and last logically freed blocks.
 
-      High_Water  : Storage_Count := 0;
-      --  Maximum of during the time of Allocated - Deallocated
+      First_Used_Block : System.Address := System.Null_Address;
+      --  Pointer to the list of currently allocated blocks. This list is
+      --  used to list the memory leaks in the application on exit, as well as
+      --  for the advanced freeing algorithms that needs to traverse all these
+      --  blocks to find possible references to the block being physically
+      --  freed.
    end record;
 end GNAT.Debug_Pools;