OSDN Git Service

Daily bump.
[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 \f
268 static int ggc_allocated_p PARAMS ((const void *));
269 static page_entry *lookup_page_table_entry PARAMS ((const void *));
270 static void set_page_table_entry PARAMS ((void *, page_entry *));
271 static char *alloc_anon PARAMS ((char *, size_t));
272 static struct page_entry * alloc_page PARAMS ((unsigned));
273 static void free_page PARAMS ((struct page_entry *));
274 static void release_pages PARAMS ((void));
275 static void clear_marks PARAMS ((void));
276 static void sweep_pages PARAMS ((void));
277 static void ggc_recalculate_in_use_p PARAMS ((page_entry *));
278
279 #ifdef GGC_POISON
280 static void poison_pages PARAMS ((void));
281 #endif
282
283 void debug_print_page_list PARAMS ((int));
284 \f
285 /* Returns non-zero if P was allocated in GC'able memory.  */
286
287 static inline int
288 ggc_allocated_p (p)
289      const void *p;
290 {
291   page_entry ***base;
292   size_t L1, L2;
293
294 #if HOST_BITS_PER_PTR <= 32
295   base = &G.lookup[0];
296 #else
297   page_table table = G.lookup;
298   size_t high_bits = (size_t) p & ~ (size_t) 0xffffffff;
299   while (1)
300     {
301       if (table == NULL)
302         return 0;
303       if (table->high_bits == high_bits)
304         break;
305       table = table->next;
306     }
307   base = &table->table[0];
308 #endif
309
310   /* Extract the level 1 and 2 indicies.  */
311   L1 = LOOKUP_L1 (p);
312   L2 = LOOKUP_L2 (p);
313
314   return base[L1] && base[L1][L2];
315 }
316
317 /* Traverse the page table and find the entry for a page. 
318    Die (probably) if the object wasn't allocated via GC.  */
319
320 static inline page_entry *
321 lookup_page_table_entry(p)
322      const void *p;
323 {
324   page_entry ***base;
325   size_t L1, L2;
326
327 #if HOST_BITS_PER_PTR <= 32
328   base = &G.lookup[0];
329 #else
330   page_table table = G.lookup;
331   size_t high_bits = (size_t) p & ~ (size_t) 0xffffffff;
332   while (table->high_bits != high_bits)
333     table = table->next;
334   base = &table->table[0];
335 #endif
336
337   /* Extract the level 1 and 2 indicies.  */
338   L1 = LOOKUP_L1 (p);
339   L2 = LOOKUP_L2 (p);
340
341   return base[L1][L2];
342 }
343
344 /* Set the page table entry for a page.  */
345
346 static void
347 set_page_table_entry(p, entry)
348      void *p;
349      page_entry *entry;
350 {
351   page_entry ***base;
352   size_t L1, L2;
353
354 #if HOST_BITS_PER_PTR <= 32
355   base = &G.lookup[0];
356 #else
357   page_table table;
358   size_t high_bits = (size_t) p & ~ (size_t) 0xffffffff;
359   for (table = G.lookup; table; table = table->next)
360     if (table->high_bits == high_bits)
361       goto found;
362
363   /* Not found -- allocate a new table.  */
364   table = (page_table) xcalloc (1, sizeof(*table));
365   table->next = G.lookup;
366   table->high_bits = high_bits;
367   G.lookup = table;
368 found:
369   base = &table->table[0];
370 #endif
371
372   /* Extract the level 1 and 2 indicies.  */
373   L1 = LOOKUP_L1 (p);
374   L2 = LOOKUP_L2 (p);
375
376   if (base[L1] == NULL)
377     base[L1] = (page_entry **) xcalloc (PAGE_L2_SIZE, sizeof (page_entry *));
378
379   base[L1][L2] = entry;
380 }
381
382 /* Prints the page-entry for object size ORDER, for debugging.  */
383
384 void
385 debug_print_page_list (order)
386      int order;
387 {
388   page_entry *p;
389   printf ("Head=%p, Tail=%p:\n", G.pages[order], G.page_tails[order]);
390   p = G.pages[order];
391   while (p != NULL)
392     {
393       printf ("%p(%1d|%3d) -> ", p, p->context_depth, p->num_free_objects);
394       p = p->next;
395     }
396   printf ("NULL\n");
397   fflush (stdout);
398 }
399
400 /* Allocate SIZE bytes of anonymous memory, preferably near PREF,
401    (if non-null).  */
402
403 static inline char *
404 alloc_anon (pref, size)
405      char *pref ATTRIBUTE_UNUSED;
406      size_t size;
407 {
408   char *page;
409
410 #ifdef HAVE_MMAP_ANYWHERE
411 #ifdef MAP_ANONYMOUS
412   page = (char *) mmap (pref, size, PROT_READ | PROT_WRITE,
413                         MAP_PRIVATE | MAP_ANONYMOUS, -1, 0);
414 #else
415   page = (char *) mmap (pref, size, PROT_READ | PROT_WRITE,
416                         MAP_PRIVATE, G.dev_zero_fd, 0);
417 #endif
418   if (page == (char *) MAP_FAILED)
419     {
420       fputs ("Virtual memory exhausted!\n", stderr);
421       exit(1);
422     }
423 #else
424 #ifdef HAVE_VALLOC
425   page = (char *) valloc (size);
426   if (!page)
427     {
428       fputs ("Virtual memory exhausted!\n", stderr);
429       exit(1);
430     }
431 #endif /* HAVE_VALLOC */
432 #endif /* HAVE_MMAP_ANYWHERE */
433
434   /* Remember that we allocated this memory.  */
435   G.bytes_mapped += size;
436
437   return page;
438 }
439
440 /* Allocate a new page for allocating objects of size 2^ORDER,
441    and return an entry for it.  The entry is not added to the
442    appropriate page_table list.  */
443
444 static inline struct page_entry *
445 alloc_page (order)
446      unsigned order;
447 {
448   struct page_entry *entry, *p, **pp;
449   char *page;
450   size_t num_objects;
451   size_t bitmap_size;
452   size_t page_entry_size;
453   size_t entry_size;
454
455   num_objects = OBJECTS_PER_PAGE (order);
456   bitmap_size = BITMAP_SIZE (num_objects + 1);
457   page_entry_size = sizeof (page_entry) - sizeof (long) + bitmap_size;
458   entry_size = num_objects * (1 << order);
459
460   entry = NULL;
461   page = NULL;
462
463   /* Check the list of free pages for one we can use.  */
464   for (pp = &G.free_pages, p = *pp; p ; pp = &p->next, p = *pp)
465     if (p->bytes == entry_size)
466       break;
467
468   if (p != NULL)
469     {
470       /* Recycle the allocated memory from this page ... */
471       *pp = p->next;
472       page = p->page;
473       /* ... and, if possible, the page entry itself.  */
474       if (p->order == order)
475         {
476           entry = p;
477           memset (entry, 0, page_entry_size);
478         }
479       else
480         free (p);
481     }
482   else
483     {
484       /* Actually allocate the memory.  */
485       page = alloc_anon (NULL, entry_size);
486     }
487
488   if (entry == NULL)
489     entry = (struct page_entry *) xcalloc (1, page_entry_size);
490
491   entry->bytes = entry_size;
492   entry->page = page;
493   entry->context_depth = G.context_depth;
494   entry->order = order;
495   entry->num_free_objects = num_objects;
496   entry->next_bit_hint = 1;
497
498   /* Set the one-past-the-end in-use bit.  This acts as a sentry as we
499      increment the hint.  */
500   entry->in_use_p[num_objects / HOST_BITS_PER_LONG]
501     = (unsigned long) 1 << (num_objects % HOST_BITS_PER_LONG);
502
503   set_page_table_entry (page, entry);
504
505   if (GGC_DEBUG_LEVEL >= 2)
506     fprintf (G.debug_file, 
507              "Allocating page at %p, object size=%d, data %p-%p\n", entry,
508              1 << order, page, page + entry_size - 1);
509
510   return entry;
511 }
512
513 /* For a page that is no longer needed, put it on the free page list.  */
514
515 static inline void
516 free_page (entry)
517      page_entry *entry;
518 {
519   if (GGC_DEBUG_LEVEL >= 2)
520     fprintf (G.debug_file, 
521              "Deallocating page at %p, data %p-%p\n", entry,
522              entry->page, entry->page + entry->bytes - 1);
523
524   set_page_table_entry (entry->page, NULL);
525
526   entry->next = G.free_pages;
527   G.free_pages = entry;
528 }
529
530 /* Release the free page cache to the system.  */
531
532 static void
533 release_pages ()
534 {
535 #ifdef HAVE_MMAP_ANYWHERE
536   page_entry *p, *next;
537   char *start;
538   size_t len;
539
540   p = G.free_pages;
541   if (p == NULL)
542     return;
543
544   next = p->next;
545   start = p->page;
546   len = p->bytes;
547   free (p);
548   p = next;
549
550   while (p)
551     {
552       next = p->next;
553       /* Gather up adjacent pages so they are unmapped together.  */
554       if (p->page == start + len)
555         len += p->bytes;
556       else
557         {
558           munmap (start, len);
559           G.bytes_mapped -= len;
560           start = p->page;
561           len = p->bytes;
562         }
563       free (p);
564       p = next;
565     }
566
567   munmap (start, len);
568   G.bytes_mapped -= len;
569 #else
570 #ifdef HAVE_VALLOC
571   page_entry *p, *next;
572
573   for (p = G.free_pages; p ; p = next)
574     {
575       next = p->next;
576       free (p->page);
577       G.bytes_mapped -= p->bytes;
578       free (p);
579     }
580 #endif /* HAVE_VALLOC */
581 #endif /* HAVE_MMAP_ANYWHERE */
582
583   G.free_pages = NULL;
584 }
585
586 /* This table provides a fast way to determine ceil(log_2(size)) for
587    allocation requests.  The minimum allocation size is four bytes.  */
588
589 static unsigned char const size_lookup[257] = 
590
591   2, 2, 2, 2, 2, 3, 3, 3, 3, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 
592   4, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 
593   5, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 
594   6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 
595   6, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 
596   7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 
597   7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7,
598   7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 
599   7, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8,
600   8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8,
601   8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8,
602   8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8,
603   8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8,
604   8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8,
605   8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8,
606   8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8,
607   8
608 };
609
610 /* Allocate a chunk of memory of SIZE bytes.  If ZERO is non-zero, the
611    memory is zeroed; otherwise, its contents are undefined.  */
612
613 void *
614 ggc_alloc (size)
615      size_t size;
616 {
617   unsigned order, word, bit, object_offset;
618   struct page_entry *entry;
619   void *result;
620
621   if (size <= 256)
622     order = size_lookup[size];
623   else
624     {
625       order = 9;
626       while (size > ((size_t) 1 << order))
627         order++;
628     }
629
630   /* If there are non-full pages for this size allocation, they are at
631      the head of the list.  */
632   entry = G.pages[order];
633
634   /* If there is no page for this object size, or all pages in this
635      context are full, allocate a new page.  */
636   if (entry == NULL || entry->num_free_objects == 0)
637     {
638       struct page_entry *new_entry;
639       new_entry = alloc_page (order);
640       
641       /* If this is the only entry, it's also the tail.  */
642       if (entry == NULL)
643         G.page_tails[order] = new_entry;
644      
645       /* Put new pages at the head of the page list.  */
646       new_entry->next = entry;
647       entry = new_entry;
648       G.pages[order] = new_entry;
649
650       /* For a new page, we know the word and bit positions (in the
651          in_use bitmap) of the first available object -- they're zero.  */
652       new_entry->next_bit_hint = 1;
653       word = 0;
654       bit = 0;
655       object_offset = 0;
656     }
657   else
658     {
659       /* First try to use the hint left from the previous allocation
660          to locate a clear bit in the in-use bitmap.  We've made sure
661          that the one-past-the-end bit is always set, so if the hint
662          has run over, this test will fail.  */
663       unsigned hint = entry->next_bit_hint;
664       word = hint / HOST_BITS_PER_LONG;
665       bit = hint % HOST_BITS_PER_LONG;
666       
667       /* If the hint didn't work, scan the bitmap from the beginning.  */
668       if ((entry->in_use_p[word] >> bit) & 1)
669         {
670           word = bit = 0;
671           while (~entry->in_use_p[word] == 0)
672             ++word;
673           while ((entry->in_use_p[word] >> bit) & 1)
674             ++bit;
675           hint = word * HOST_BITS_PER_LONG + bit;
676         }
677
678       /* Next time, try the next bit.  */
679       entry->next_bit_hint = hint + 1;
680
681       object_offset = hint << order;
682     }
683
684   /* Set the in-use bit.  */
685   entry->in_use_p[word] |= ((unsigned long) 1 << bit);
686
687   /* Keep a running total of the number of free objects.  If this page
688      fills up, we may have to move it to the end of the list if the
689      next page isn't full.  If the next page is full, all subsequent
690      pages are full, so there's no need to move it.  */
691   if (--entry->num_free_objects == 0
692       && entry->next != NULL
693       && entry->next->num_free_objects > 0)
694     {
695       G.pages[order] = entry->next;
696       entry->next = NULL;
697       G.page_tails[order]->next = entry;
698       G.page_tails[order] = entry;
699     }
700
701   /* Calculate the object's address.  */
702   result = entry->page + object_offset;
703
704 #ifdef GGC_POISON
705   /* `Poison' the entire allocated object, including any padding at
706      the end.  */
707   memset (result, 0xaf, 1 << order);
708 #endif
709
710   /* Keep track of how many bytes are being allocated.  This
711      information is used in deciding when to collect.  */
712   G.allocated += (size_t) 1 << order;
713
714   if (GGC_DEBUG_LEVEL >= 3)
715     fprintf (G.debug_file, 
716              "Allocating object, requested size=%d, actual=%d at %p on %p\n",
717              (int) size, 1 << order, result, entry);
718
719   return result;
720 }
721
722 /* If P is not marked, marks it and return false.  Otherwise return true.
723    P must have been allocated by the GC allocator; it mustn't point to
724    static objects, stack variables, or memory allocated with malloc.  */
725
726 int
727 ggc_set_mark (p)
728      const void *p;
729 {
730   page_entry *entry;
731   unsigned bit, word;
732   unsigned long mask;
733
734   /* Look up the page on which the object is alloced.  If the object
735      wasn't allocated by the collector, we'll probably die.  */
736   entry = lookup_page_table_entry (p);
737 #ifdef ENABLE_CHECKING
738   if (entry == NULL)
739     abort ();
740 #endif
741
742   /* Calculate the index of the object on the page; this is its bit
743      position in the in_use_p bitmap.  */
744   bit = (((const char *) p) - entry->page) >> entry->order;
745   word = bit / HOST_BITS_PER_LONG;
746   mask = (unsigned long) 1 << (bit % HOST_BITS_PER_LONG);
747   
748   /* If the bit was previously set, skip it. */
749   if (entry->in_use_p[word] & mask)
750     return 1;
751
752   /* Otherwise set it, and decrement the free object count.  */
753   entry->in_use_p[word] |= mask;
754   entry->num_free_objects -= 1;
755
756   G.allocated += (size_t) 1 << entry->order;
757
758   if (GGC_DEBUG_LEVEL >= 4)
759     fprintf (G.debug_file, "Marking %p\n", p);
760
761   return 0;
762 }
763
764 /* Mark P, but check first that it was allocated by the collector.  */
765
766 void
767 ggc_mark_if_gcable (p)
768      const void *p;
769 {
770   if (p && ggc_allocated_p (p))
771     ggc_set_mark (p);
772 }
773
774 /* Return the size of the gc-able object P.  */
775
776 size_t
777 ggc_get_size (p)
778      const void *p;
779 {
780   page_entry *pe = lookup_page_table_entry (p);
781   return 1 << pe->order;
782 }
783 \f
784 /* Initialize the ggc-mmap allocator.  */
785
786 void
787 init_ggc ()
788 {
789   G.pagesize = getpagesize();
790   G.lg_pagesize = exact_log2 (G.pagesize);
791
792 #if defined (HAVE_MMAP_ANYWHERE) && !defined(MAP_ANONYMOUS)
793   G.dev_zero_fd = open ("/dev/zero", O_RDONLY);
794   if (G.dev_zero_fd == -1)
795     abort ();
796 #endif
797
798 #if 0
799   G.debug_file = fopen ("ggc-mmap.debug", "w");
800 #else
801   G.debug_file = stdout;
802 #endif
803
804   G.allocated_last_gc = GGC_MIN_LAST_ALLOCATED;
805
806 #ifdef HAVE_MMAP_ANYWHERE
807   /* StunOS has an amazing off-by-one error for the first mmap allocation
808      after fiddling with RLIMIT_STACK.  The result, as hard as it is to
809      believe, is an unaligned page allocation, which would cause us to
810      hork badly if we tried to use it.  */
811   {
812     char *p = alloc_anon (NULL, G.pagesize);
813     if ((size_t)p & (G.pagesize - 1))
814       {
815         /* How losing.  Discard this one and try another.  If we still
816            can't get something useful, give up.  */
817
818         p = alloc_anon (NULL, G.pagesize);
819         if ((size_t)p & (G.pagesize - 1))
820           abort ();
821       }
822     munmap (p, G.pagesize);
823   }
824 #endif
825
826   empty_string = ggc_alloc_string ("", 0);
827   ggc_add_string_root (&empty_string, 1);
828 }
829
830 /* Increment the `GC context'.  Objects allocated in an outer context
831    are never freed, eliminating the need to register their roots.  */
832
833 void
834 ggc_push_context ()
835 {
836   ++G.context_depth;
837
838   /* Die on wrap.  */
839   if (G.context_depth == 0)
840     abort ();
841 }
842
843 /* Merge the SAVE_IN_USE_P and IN_USE_P arrays in P so that IN_USE_P
844    reflects reality.  Recalculate NUM_FREE_OBJECTS as well.  */
845
846 static void
847 ggc_recalculate_in_use_p (p)
848      page_entry *p;
849 {
850   unsigned int i;
851   size_t num_objects;
852
853   /* Because the past-the-end bit in in_use_p is always set, we 
854      pretend there is one additional object.  */
855   num_objects = OBJECTS_PER_PAGE (p->order) + 1;
856
857   /* Reset the free object count.  */
858   p->num_free_objects = num_objects;
859
860   /* Combine the IN_USE_P and SAVE_IN_USE_P arrays.  */
861   for (i = 0; 
862        i < DIV_ROUND_UP (BITMAP_SIZE (num_objects),
863                          sizeof (*p->in_use_p));
864        ++i)
865     {
866       unsigned long j;
867
868       /* Something is in use if it is marked, or if it was in use in a
869          context further down the context stack.  */
870       p->in_use_p[i] |= p->save_in_use_p[i];
871
872       /* Decrement the free object count for every object allocated.  */
873       for (j = p->in_use_p[i]; j; j >>= 1)
874         p->num_free_objects -= (j & 1);
875     }
876
877   if (p->num_free_objects >= num_objects)
878     abort ();
879 }
880
881 /* Decrement the `GC context'.  All objects allocated since the 
882    previous ggc_push_context are migrated to the outer context.  */
883
884 void
885 ggc_pop_context ()
886 {
887   unsigned order, depth;
888
889   depth = --G.context_depth;
890
891   /* Any remaining pages in the popped context are lowered to the new
892      current context; i.e. objects allocated in the popped context and
893      left over are imported into the previous context.  */
894   for (order = 2; order < HOST_BITS_PER_PTR; order++)
895     {
896       page_entry *p;
897
898       for (p = G.pages[order]; p != NULL; p = p->next)
899         {
900           if (p->context_depth > depth)
901             p->context_depth = depth;
902
903           /* If this page is now in the topmost context, and we'd
904              saved its allocation state, restore it.  */
905           else if (p->context_depth == depth && p->save_in_use_p)
906             {
907               ggc_recalculate_in_use_p (p);
908               free (p->save_in_use_p);
909               p->save_in_use_p = 0;
910             }
911         }
912     }
913 }
914 \f
915 /* Unmark all objects.  */
916
917 static inline void
918 clear_marks ()
919 {
920   unsigned order;
921
922   for (order = 2; order < HOST_BITS_PER_PTR; order++)
923     {
924       size_t num_objects = OBJECTS_PER_PAGE (order);
925       size_t bitmap_size = BITMAP_SIZE (num_objects + 1);
926       page_entry *p;
927
928       for (p = G.pages[order]; p != NULL; p = p->next)
929         {
930 #ifdef ENABLE_CHECKING
931           /* The data should be page-aligned.  */
932           if ((size_t) p->page & (G.pagesize - 1))
933             abort ();
934 #endif
935
936           /* Pages that aren't in the topmost context are not collected;
937              nevertheless, we need their in-use bit vectors to store GC
938              marks.  So, back them up first.  */
939           if (p->context_depth < G.context_depth)
940             {
941               if (! p->save_in_use_p)
942                 p->save_in_use_p = xmalloc (bitmap_size);
943               memcpy (p->save_in_use_p, p->in_use_p, bitmap_size);
944             }
945
946           /* Reset reset the number of free objects and clear the
947              in-use bits.  These will be adjusted by mark_obj.  */
948           p->num_free_objects = num_objects;
949           memset (p->in_use_p, 0, bitmap_size);
950
951           /* Make sure the one-past-the-end bit is always set.  */
952           p->in_use_p[num_objects / HOST_BITS_PER_LONG] 
953             = ((unsigned long) 1 << (num_objects % HOST_BITS_PER_LONG));
954         }
955     }
956 }
957
958 /* Free all empty pages.  Partially empty pages need no attention
959    because the `mark' bit doubles as an `unused' bit.  */
960
961 static inline void
962 sweep_pages ()
963 {
964   unsigned order;
965
966   for (order = 2; order < HOST_BITS_PER_PTR; order++)
967     {
968       /* The last page-entry to consider, regardless of entries
969          placed at the end of the list.  */
970       page_entry * const last = G.page_tails[order];
971
972       size_t num_objects = OBJECTS_PER_PAGE (order);
973       page_entry *p, *previous;
974       int done;
975         
976       p = G.pages[order];
977       if (p == NULL)
978         continue;
979
980       previous = NULL;
981       do
982         {
983           page_entry *next = p->next;
984
985           /* Loop until all entries have been examined.  */
986           done = (p == last);
987
988           /* Only objects on pages in the topmost context should get
989              collected.  */
990           if (p->context_depth < G.context_depth)
991             ;
992
993           /* Remove the page if it's empty.  */
994           else if (p->num_free_objects == num_objects)
995             {
996               if (! previous)
997                 G.pages[order] = next;
998               else
999                 previous->next = next;
1000
1001               /* Are we removing the last element?  */
1002               if (p == G.page_tails[order])
1003                 G.page_tails[order] = previous;
1004               free_page (p);
1005               p = previous;
1006             }
1007
1008           /* If the page is full, move it to the end.  */
1009           else if (p->num_free_objects == 0)
1010             {
1011               /* Don't move it if it's already at the end.  */
1012               if (p != G.page_tails[order])
1013                 {
1014                   /* Move p to the end of the list.  */
1015                   p->next = NULL;
1016                   G.page_tails[order]->next = p;
1017
1018                   /* Update the tail pointer...  */
1019                   G.page_tails[order] = p;
1020
1021                   /* ... and the head pointer, if necessary.  */
1022                   if (! previous)
1023                     G.pages[order] = next;
1024                   else
1025                     previous->next = next;
1026                   p = previous;
1027                 }
1028             }
1029
1030           /* If we've fallen through to here, it's a page in the
1031              topmost context that is neither full nor empty.  Such a
1032              page must precede pages at lesser context depth in the
1033              list, so move it to the head.  */
1034           else if (p != G.pages[order])
1035             {
1036               previous->next = p->next;
1037               p->next = G.pages[order];
1038               G.pages[order] = p;
1039               /* Are we moving the last element?  */
1040               if (G.page_tails[order] == p)
1041                 G.page_tails[order] = previous;
1042               p = previous;
1043             }
1044
1045           previous = p;
1046           p = next;
1047         } 
1048       while (! done);
1049
1050       /* Now, restore the in_use_p vectors for any pages from contexts
1051          other than the current one.  */
1052       for (p = G.pages[order]; p; p = p->next)
1053         if (p->context_depth != G.context_depth)
1054           ggc_recalculate_in_use_p (p);
1055     }
1056 }
1057
1058 #ifdef GGC_POISON
1059 /* Clobber all free objects.  */
1060
1061 static inline void
1062 poison_pages ()
1063 {
1064   unsigned order;
1065
1066   for (order = 2; order < HOST_BITS_PER_PTR; order++)
1067     {
1068       size_t num_objects = OBJECTS_PER_PAGE (order);
1069       size_t size = (size_t) 1 << order;
1070       page_entry *p;
1071
1072       for (p = G.pages[order]; p != NULL; p = p->next)
1073         {
1074           size_t i;
1075
1076           if (p->context_depth != G.context_depth)
1077             /* Since we don't do any collection for pages in pushed
1078                contexts, there's no need to do any poisoning.  And
1079                besides, the IN_USE_P array isn't valid until we pop
1080                contexts.  */
1081             continue;
1082
1083           for (i = 0; i < num_objects; i++)
1084             {
1085               size_t word, bit;
1086               word = i / HOST_BITS_PER_LONG;
1087               bit = i % HOST_BITS_PER_LONG;
1088               if (((p->in_use_p[word] >> bit) & 1) == 0)
1089                 memset (p->page + i * size, 0xa5, size);
1090             }
1091         }
1092     }
1093 }
1094 #endif
1095
1096 /* Top level mark-and-sweep routine.  */
1097
1098 void
1099 ggc_collect ()
1100 {
1101   /* Avoid frequent unnecessary work by skipping collection if the
1102      total allocations haven't expanded much since the last
1103      collection.  */
1104 #ifndef GGC_ALWAYS_COLLECT
1105   if (G.allocated < GGC_MIN_EXPAND_FOR_GC * G.allocated_last_gc)
1106     return;
1107 #endif
1108
1109   timevar_push (TV_GC);
1110   if (!quiet_flag)
1111     fprintf (stderr, " {GC %luk -> ", (unsigned long) G.allocated / 1024);
1112
1113   /* Zero the total allocated bytes.  We'll reaccumulate this while
1114      marking.  */
1115   G.allocated = 0;
1116
1117   /* Release the pages we freed the last time we collected, but didn't 
1118      reuse in the interim.  */
1119   release_pages ();
1120
1121   clear_marks ();
1122   ggc_mark_roots ();
1123   
1124 #ifdef GGC_POISON
1125   poison_pages ();
1126 #endif
1127
1128   sweep_pages ();
1129
1130   G.allocated_last_gc = G.allocated;
1131   if (G.allocated_last_gc < GGC_MIN_LAST_ALLOCATED)
1132     G.allocated_last_gc = GGC_MIN_LAST_ALLOCATED;
1133
1134   timevar_pop (TV_GC);
1135
1136   if (!quiet_flag)
1137     fprintf (stderr, "%luk}", (unsigned long) G.allocated / 1024);
1138 }
1139
1140 /* Print allocation statistics.  */
1141
1142 void
1143 ggc_page_print_statistics ()
1144 {
1145   struct ggc_statistics stats;
1146   unsigned int i;
1147
1148   /* Clear the statistics.  */
1149   memset (&stats, 0, sizeof (stats));
1150   
1151   /* Make sure collection will really occur.  */
1152   G.allocated_last_gc = 0;
1153
1154   /* Collect and print the statistics common across collectors.  */
1155   ggc_print_statistics (stderr, &stats);
1156
1157   /* Release free pages so that we will not count the bytes allocated
1158      there as part of the total allocated memory.  */
1159   release_pages ();
1160
1161   /* Collect some information about the various sizes of 
1162      allocation.  */
1163   fprintf (stderr, "\n%-4s%-16s%-16s\n", "Log", "Allocated", "Used");
1164   for (i = 0; i < HOST_BITS_PER_PTR; ++i)
1165     {
1166       page_entry *p;
1167       size_t allocated;
1168       size_t in_use;
1169
1170       /* Skip empty entries.  */
1171       if (!G.pages[i])
1172         continue;
1173
1174       allocated = in_use = 0;
1175
1176       /* Figure out the total number of bytes allocated for objects of
1177          this size, and how many of them are actually in use.  */
1178       for (p = G.pages[i]; p; p = p->next)
1179         {
1180           allocated += p->bytes;
1181           in_use += 
1182             (OBJECTS_PER_PAGE (i) - p->num_free_objects) * (1 << i);
1183         }
1184       fprintf (stderr, "%-3d %-15lu %-15lu\n", i, 
1185                (unsigned long) allocated, (unsigned long) in_use);
1186     }
1187
1188   /* Print out some global information.  */
1189   fprintf (stderr, "\nTotal bytes marked: %lu\n", 
1190            (unsigned long) G.allocated);
1191   fprintf (stderr, "Total bytes mapped: %lu\n", 
1192            (unsigned long) G.bytes_mapped);
1193 }