OSDN Git Service

14438f84c825537ca4368302cd352f91f6a3cbfa
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / libgfortran / io / unit.c
1 /* Copyright (C) 2002, 2003, 2005 Free Software Foundation, Inc.
2    Contributed by Andy Vaught
3
4 This file is part of the GNU Fortran 95 runtime library (libgfortran).
5
6 Libgfortran 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 In addition to the permissions in the GNU General Public License, the
12 Free Software Foundation gives you unlimited permission to link the
13 compiled version of this file into combinations with other programs,
14 and to distribute those combinations without any restriction coming
15 from the use of this file.  (The General Public License restrictions
16 do apply in other respects; for example, they cover modification of
17 the file, and distribution when not linked into a combine
18 executable.)
19
20 Libgfortran is distributed in the hope that it will be useful,
21 but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
22 MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
23 GNU General Public License for more details.
24
25 You should have received a copy of the GNU General Public License
26 along with Libgfortran; see the file COPYING.  If not, write to
27 the Free Software Foundation, 51 Franklin Street, Fifth Floor,
28 Boston, MA 02110-1301, USA.  */
29
30 #include "config.h"
31 #include <stdlib.h>
32 #include <string.h>
33 #include "libgfortran.h"
34 #include "io.h"
35
36
37 /* IO locking rules:
38    UNIT_LOCK is a master lock, protecting UNIT_ROOT tree and UNIT_CACHE.
39    Concurrent use of different units should be supported, so
40    each unit has its own lock, LOCK.
41    Open should be atomic with its reopening of units and list_read.c
42    in several places needs find_unit another unit while holding stdin
43    unit's lock, so it must be possible to acquire UNIT_LOCK while holding
44    some unit's lock.  Therefore to avoid deadlocks, it is forbidden
45    to acquire unit's private locks while holding UNIT_LOCK, except
46    for freshly created units (where no other thread can get at their
47    address yet) or when using just trylock rather than lock operation.
48    In addition to unit's private lock each unit has a WAITERS counter
49    and CLOSED flag.  WAITERS counter must be either only
50    atomically incremented/decremented in all places (if atomic builtins
51    are supported), or protected by UNIT_LOCK in all places (otherwise).
52    CLOSED flag must be always protected by unit's LOCK.
53    After finding a unit in UNIT_CACHE or UNIT_ROOT with UNIT_LOCK held,
54    WAITERS must be incremented to avoid concurrent close from freeing
55    the unit between unlocking UNIT_LOCK and acquiring unit's LOCK.
56    Unit freeing is always done under UNIT_LOCK.  If close_unit sees any
57    WAITERS, it doesn't free the unit but instead sets the CLOSED flag
58    and the thread that decrements WAITERS to zero while CLOSED flag is
59    set is responsible for freeing it (while holding UNIT_LOCK).
60    flush_all_units operation is iterating over the unit tree with
61    increasing UNIT_NUMBER while holding UNIT_LOCK and attempting to
62    flush each unit (and therefore needs the unit's LOCK held as well).
63    To avoid deadlocks, it just trylocks the LOCK and if unsuccessful,
64    remembers the current unit's UNIT_NUMBER, unlocks UNIT_LOCK, acquires
65    unit's LOCK and after flushing reacquires UNIT_LOCK and restarts with
66    the smallest UNIT_NUMBER above the last one flushed.
67
68    If find_unit/find_or_create_unit/find_file/get_unit routines return
69    non-NULL, the returned unit has its private lock locked and when the
70    caller is done with it, it must call either unlock_unit or close_unit
71    on it.  unlock_unit or close_unit must be always called only with the
72    private lock held.  */
73
74 /* Subroutines related to units */
75
76
77 #define CACHE_SIZE 3
78 static gfc_unit *unit_cache[CACHE_SIZE];
79 gfc_offset max_offset;
80 gfc_unit *unit_root;
81 #ifdef __GTHREAD_MUTEX_INIT
82 __gthread_mutex_t unit_lock = __GTHREAD_MUTEX_INIT;
83 #else
84 __gthread_mutex_t unit_lock;
85 #endif
86
87 /* This implementation is based on Stefan Nilsson's article in the
88  * July 1997 Doctor Dobb's Journal, "Treaps in Java". */
89
90 /* pseudo_random()-- Simple linear congruential pseudorandom number
91  * generator.  The period of this generator is 44071, which is plenty
92  * for our purposes.  */
93
94 static int
95 pseudo_random (void)
96 {
97   static int x0 = 5341;
98
99   x0 = (22611 * x0 + 10) % 44071;
100   return x0;
101 }
102
103
104 /* rotate_left()-- Rotate the treap left */
105
106 static gfc_unit *
107 rotate_left (gfc_unit * t)
108 {
109   gfc_unit *temp;
110
111   temp = t->right;
112   t->right = t->right->left;
113   temp->left = t;
114
115   return temp;
116 }
117
118
119 /* rotate_right()-- Rotate the treap right */
120
121 static gfc_unit *
122 rotate_right (gfc_unit * t)
123 {
124   gfc_unit *temp;
125
126   temp = t->left;
127   t->left = t->left->right;
128   temp->right = t;
129
130   return temp;
131 }
132
133
134
135 static int
136 compare (int a, int b)
137 {
138   if (a < b)
139     return -1;
140   if (a > b)
141     return 1;
142
143   return 0;
144 }
145
146
147 /* insert()-- Recursive insertion function.  Returns the updated treap. */
148
149 static gfc_unit *
150 insert (gfc_unit *new, gfc_unit *t)
151 {
152   int c;
153
154   if (t == NULL)
155     return new;
156
157   c = compare (new->unit_number, t->unit_number);
158
159   if (c < 0)
160     {
161       t->left = insert (new, t->left);
162       if (t->priority < t->left->priority)
163         t = rotate_right (t);
164     }
165
166   if (c > 0)
167     {
168       t->right = insert (new, t->right);
169       if (t->priority < t->right->priority)
170         t = rotate_left (t);
171     }
172
173   if (c == 0)
174     internal_error (NULL, "insert(): Duplicate key found!");
175
176   return t;
177 }
178
179
180 /* insert_unit()-- Create a new node, insert it into the treap.  */
181
182 static gfc_unit *
183 insert_unit (int n)
184 {
185   gfc_unit *u = get_mem (sizeof (gfc_unit));
186   memset (u, '\0', sizeof (gfc_unit));
187   u->unit_number = n;
188 #ifdef __GTHREAD_MUTEX_INIT
189   {
190     __gthread_mutex_t tmp = __GTHREAD_MUTEX_INIT;
191     u->lock = tmp;
192   }
193 #else
194   __GTHREAD_MUTEX_INIT_FUNCTION (&u->lock);
195 #endif
196   __gthread_mutex_lock (&u->lock);
197   u->priority = pseudo_random ();
198   unit_root = insert (u, unit_root);
199   return u;
200 }
201
202
203 static gfc_unit *
204 delete_root (gfc_unit * t)
205 {
206   gfc_unit *temp;
207
208   if (t->left == NULL)
209     return t->right;
210   if (t->right == NULL)
211     return t->left;
212
213   if (t->left->priority > t->right->priority)
214     {
215       temp = rotate_right (t);
216       temp->right = delete_root (t);
217     }
218   else
219     {
220       temp = rotate_left (t);
221       temp->left = delete_root (t);
222     }
223
224   return temp;
225 }
226
227
228 /* delete_treap()-- Delete an element from a tree.  The 'old' value
229  * does not necessarily have to point to the element to be deleted, it
230  * must just point to a treap structure with the key to be deleted.
231  * Returns the new root node of the tree. */
232
233 static gfc_unit *
234 delete_treap (gfc_unit * old, gfc_unit * t)
235 {
236   int c;
237
238   if (t == NULL)
239     return NULL;
240
241   c = compare (old->unit_number, t->unit_number);
242
243   if (c < 0)
244     t->left = delete_treap (old, t->left);
245   if (c > 0)
246     t->right = delete_treap (old, t->right);
247   if (c == 0)
248     t = delete_root (t);
249
250   return t;
251 }
252
253
254 /* delete_unit()-- Delete a unit from a tree */
255
256 static void
257 delete_unit (gfc_unit * old)
258 {
259   unit_root = delete_treap (old, unit_root);
260 }
261
262
263 /* get_external_unit()-- Given an integer, return a pointer to the unit
264  * structure.  Returns NULL if the unit does not exist,
265  * otherwise returns a locked unit. */
266
267 static gfc_unit *
268 get_external_unit (int n, int do_create)
269 {
270   gfc_unit *p;
271   int c, created = 0;
272
273   __gthread_mutex_lock (&unit_lock);
274 retry:
275   for (c = 0; c < CACHE_SIZE; c++)
276     if (unit_cache[c] != NULL && unit_cache[c]->unit_number == n)
277       {
278         p = unit_cache[c];
279         goto found;
280       }
281
282   p = unit_root;
283   while (p != NULL)
284     {
285       c = compare (n, p->unit_number);
286       if (c < 0)
287         p = p->left;
288       if (c > 0)
289         p = p->right;
290       if (c == 0)
291         break;
292     }
293
294   if (p == NULL && do_create)
295     {
296       p = insert_unit (n);
297       created = 1;
298     }
299
300   if (p != NULL)
301     {
302       for (c = 0; c < CACHE_SIZE - 1; c++)
303         unit_cache[c] = unit_cache[c + 1];
304
305       unit_cache[CACHE_SIZE - 1] = p;
306     }
307
308   if (created)
309     {
310       /* Newly created units have their lock held already
311          from insert_unit.  Just unlock UNIT_LOCK and return.  */
312       __gthread_mutex_unlock (&unit_lock);
313       return p;
314     }
315
316 found:
317   if (p != NULL)
318     {
319       /* Fast path.  */
320       if (! __gthread_mutex_trylock (&p->lock))
321         {
322           /* assert (p->closed == 0); */
323           __gthread_mutex_unlock (&unit_lock);
324           return p;
325         }
326
327       inc_waiting_locked (p);
328     }
329
330   __gthread_mutex_unlock (&unit_lock);
331
332   if (p != NULL)
333     {
334       __gthread_mutex_lock (&p->lock);
335       if (p->closed)
336         {
337           __gthread_mutex_lock (&unit_lock);
338           __gthread_mutex_unlock (&p->lock);
339           if (predec_waiting_locked (p) == 0)
340             free_mem (p);
341           goto retry;
342         }
343
344       dec_waiting_unlocked (p);
345     }
346   return p;
347 }
348
349
350 gfc_unit *
351 find_unit (int n)
352 {
353   return get_external_unit (n, 0);
354 }
355
356
357 gfc_unit *
358 find_or_create_unit (int n)
359 {
360   return get_external_unit (n, 1);
361 }
362
363
364 gfc_unit *
365 get_internal_unit (st_parameter_dt *dtp)
366 {
367   gfc_unit * iunit;
368
369   /* Allocate memory for a unit structure.  */
370
371   iunit = get_mem (sizeof (gfc_unit));
372   if (iunit == NULL)
373     {
374       generate_error (&dtp->common, ERROR_INTERNAL_UNIT, NULL);
375       return NULL;
376     }
377
378   memset (iunit, '\0', sizeof (gfc_unit));
379
380   iunit->recl = dtp->internal_unit_len;
381   
382   /* For internal units we set the unit number to -1.
383      Otherwise internal units can be mistaken for a pre-connected unit or
384      some other file I/O unit.  */
385   iunit->unit_number = -1;
386
387   /* Set up the looping specification from the array descriptor, if any.  */
388
389   if (is_array_io (dtp))
390     {
391       iunit->rank = GFC_DESCRIPTOR_RANK (dtp->internal_unit_desc);
392       iunit->ls = (array_loop_spec *)
393         get_mem (iunit->rank * sizeof (array_loop_spec));
394       dtp->internal_unit_len *=
395         init_loop_spec (dtp->internal_unit_desc, iunit->ls);
396     }
397
398   /* Set initial values for unit parameters.  */
399
400   iunit->s = open_internal (dtp->internal_unit, dtp->internal_unit_len);
401   iunit->bytes_left = iunit->recl;
402   iunit->last_record=0;
403   iunit->maxrec=0;
404   iunit->current_record=0;
405   iunit->read_bad = 0;
406
407   /* Set flags for the internal unit.  */
408
409   iunit->flags.access = ACCESS_SEQUENTIAL;
410   iunit->flags.action = ACTION_READWRITE;
411   iunit->flags.form = FORM_FORMATTED;
412   iunit->flags.pad = PAD_YES;
413   iunit->flags.status = STATUS_UNSPECIFIED;
414
415   /* Initialize the data transfer parameters.  */
416
417   dtp->u.p.advance_status = ADVANCE_YES;
418   dtp->u.p.blank_status = BLANK_UNSPECIFIED;
419   dtp->u.p.seen_dollar = 0;
420   dtp->u.p.skips = 0;
421   dtp->u.p.pending_spaces = 0;
422   dtp->u.p.max_pos = 0;
423
424   /* This flag tells us the unit is assigned to internal I/O.  */
425   
426   dtp->u.p.unit_is_internal = 1;
427
428   return iunit;
429 }
430
431
432 /* free_internal_unit()-- Free memory allocated for internal units if any.  */
433 void
434 free_internal_unit (st_parameter_dt *dtp)
435 {
436   if (!is_internal_unit (dtp))
437     return;
438
439   if (dtp->u.p.current_unit->ls != NULL)
440       free_mem (dtp->u.p.current_unit->ls);
441   
442   sclose (dtp->u.p.current_unit->s);
443
444   if (dtp->u.p.current_unit != NULL)
445     free_mem (dtp->u.p.current_unit);
446 }
447
448
449 /* get_unit()-- Returns the unit structure associated with the integer
450  * unit or the internal file. */
451
452 gfc_unit *
453 get_unit (st_parameter_dt *dtp, int do_create)
454 {
455
456   if ((dtp->common.flags & IOPARM_DT_HAS_INTERNAL_UNIT) != 0)
457     return get_internal_unit(dtp);
458
459   /* Has to be an external unit */
460
461   dtp->u.p.unit_is_internal = 0;
462   dtp->internal_unit_desc = NULL;
463
464   return get_external_unit (dtp->common.unit, do_create);
465 }
466
467
468 /* is_internal_unit()-- Determine if the current unit is internal or not */
469
470 int
471 is_internal_unit (st_parameter_dt *dtp)
472 {
473   return dtp->u.p.unit_is_internal;
474 }
475
476
477 /* is_array_io ()-- Determine if the I/O is to/from an array */
478
479 int
480 is_array_io (st_parameter_dt *dtp)
481 {
482   return dtp->internal_unit_desc != NULL;
483 }
484
485
486 /*************************/
487 /* Initialize everything */
488
489 void
490 init_units (void)
491 {
492   gfc_unit *u;
493   unsigned int i;
494
495 #ifndef __GTHREAD_MUTEX_INIT
496   __GTHREAD_MUTEX_INIT_FUNCTION (&unit_lock);
497 #endif
498
499   if (options.stdin_unit >= 0)
500     {                           /* STDIN */
501       u = insert_unit (options.stdin_unit);
502       u->s = input_stream ();
503
504       u->flags.action = ACTION_READ;
505
506       u->flags.access = ACCESS_SEQUENTIAL;
507       u->flags.form = FORM_FORMATTED;
508       u->flags.status = STATUS_OLD;
509       u->flags.blank = BLANK_NULL;
510       u->flags.pad = PAD_YES;
511       u->flags.position = POSITION_ASIS;
512
513       u->recl = options.default_recl;
514       u->endfile = NO_ENDFILE;
515
516       __gthread_mutex_unlock (&u->lock);
517     }
518
519   if (options.stdout_unit >= 0)
520     {                           /* STDOUT */
521       u = insert_unit (options.stdout_unit);
522       u->s = output_stream ();
523
524       u->flags.action = ACTION_WRITE;
525
526       u->flags.access = ACCESS_SEQUENTIAL;
527       u->flags.form = FORM_FORMATTED;
528       u->flags.status = STATUS_OLD;
529       u->flags.blank = BLANK_NULL;
530       u->flags.position = POSITION_ASIS;
531
532       u->recl = options.default_recl;
533       u->endfile = AT_ENDFILE;
534
535       __gthread_mutex_unlock (&u->lock);
536     }
537
538   if (options.stderr_unit >= 0)
539     {                           /* STDERR */
540       u = insert_unit (options.stderr_unit);
541       u->s = error_stream ();
542
543       u->flags.action = ACTION_WRITE;
544
545       u->flags.access = ACCESS_SEQUENTIAL;
546       u->flags.form = FORM_FORMATTED;
547       u->flags.status = STATUS_OLD;
548       u->flags.blank = BLANK_NULL;
549       u->flags.position = POSITION_ASIS;
550
551       u->recl = options.default_recl;
552       u->endfile = AT_ENDFILE;
553
554       __gthread_mutex_unlock (&u->lock);
555     }
556
557   /* Calculate the maximum file offset in a portable manner.
558    * max will be the largest signed number for the type gfc_offset.
559    *
560    * set a 1 in the LSB and keep a running sum, stopping at MSB-1 bit. */
561
562   max_offset = 0;
563   for (i = 0; i < sizeof (max_offset) * 8 - 1; i++)
564     max_offset = max_offset + ((gfc_offset) 1 << i);
565 }
566
567
568 static int
569 close_unit_1 (gfc_unit *u, int locked)
570 {
571   int i, rc;
572
573   rc = (u->s == NULL) ? 0 : sclose (u->s) == FAILURE;
574
575   u->closed = 1;
576   if (!locked)
577     __gthread_mutex_lock (&unit_lock);
578
579   for (i = 0; i < CACHE_SIZE; i++)
580     if (unit_cache[i] == u)
581       unit_cache[i] = NULL;
582
583   delete_unit (u);
584
585   if (u->file)
586     free_mem (u->file);
587   u->file = NULL;
588   u->file_len = 0;
589
590   if (!locked)
591     __gthread_mutex_unlock (&u->lock);
592
593   /* If there are any threads waiting in find_unit for this unit,
594      avoid freeing the memory, the last such thread will free it
595      instead.  */
596   if (u->waiting == 0)
597     free_mem (u);
598
599   if (!locked)
600     __gthread_mutex_unlock (&unit_lock);
601
602   return rc;
603 }
604
605 void
606 unlock_unit (gfc_unit *u)
607 {
608   __gthread_mutex_unlock (&u->lock);
609 }
610
611 /* close_unit()-- Close a unit.  The stream is closed, and any memory
612  * associated with the stream is freed.  Returns nonzero on I/O error.
613  * Should be called with the u->lock locked. */
614
615 int
616 close_unit (gfc_unit *u)
617 {
618   return close_unit_1 (u, 0);
619 }
620
621
622 /* close_units()-- Delete units on completion.  We just keep deleting
623  * the root of the treap until there is nothing left.
624  * Not sure what to do with locking here.  Some other thread might be
625  * holding some unit's lock and perhaps hold it indefinitely
626  * (e.g. waiting for input from some pipe) and close_units shouldn't
627  * delay the program too much.  */
628
629 void
630 close_units (void)
631 {
632   __gthread_mutex_lock (&unit_lock);
633   while (unit_root != NULL)
634     close_unit_1 (unit_root, 1);
635   __gthread_mutex_unlock (&unit_lock);
636 }