libgo/runtime/runtime.h

   1 /* runtime.h -- runtime support for Go.
   2
   3    Copyright 2009 The Go Authors. All rights reserved.
   4    Use of this source code is governed by a BSD-style
   5    license that can be found in the LICENSE file.  */
   6
   7 #include "config.h"
   8
   9 #include "go-assert.h"
  10 #include <setjmp.h>
  11 #include <signal.h>
  12 #include <stdio.h>
  13 #include <stdlib.h>
  14 #include <string.h>
  15 #include <sys/types.h>
  16 #include <sys/stat.h>
  17 #include <fcntl.h>
  18 #include <pthread.h>
  19 #include <semaphore.h>
  20 #include <ucontext.h>
  21
  22 #ifdef HAVE_SYS_MMAN_H
  23 #include <sys/mman.h>
  24 #endif
  25
  26 #include "array.h"
  27 #include "go-alloc.h"
  28 #include "go-panic.h"
  29 #include "go-string.h"
  30
  31 /* This file supports C files copied from the 6g runtime library.
  32    This is a version of the 6g runtime.h rewritten for gccgo's version
  33    of the code.  */
  34
  35 typedef signed int   int8    __attribute__ ((mode (QI)));
  36 typedef unsigned int uint8   __attribute__ ((mode (QI)));
  37 typedef signed int   int16   __attribute__ ((mode (HI)));
  38 typedef unsigned int uint16  __attribute__ ((mode (HI)));
  39 typedef signed int   int32   __attribute__ ((mode (SI)));
  40 typedef unsigned int uint32  __attribute__ ((mode (SI)));
  41 typedef signed int   int64   __attribute__ ((mode (DI)));
  42 typedef unsigned int uint64  __attribute__ ((mode (DI)));
  43 typedef float        float32 __attribute__ ((mode (SF)));
  44 typedef double       float64 __attribute__ ((mode (DF)));
  45 typedef unsigned int uintptr __attribute__ ((mode (pointer)));
  46
  47 /* Defined types.  */
  48
  49 typedef uint8                   bool;
  50 typedef uint8                   byte;
  51 typedef struct  Func            Func;
  52 typedef struct  G               G;
  53 typedef union   Lock            Lock;
  54 typedef struct  M               M;
  55 typedef union   Note            Note;
  56 typedef struct  SigTab          SigTab;
  57 typedef struct  MCache          MCache;
  58 typedef struct  FixAlloc        FixAlloc;
  59 typedef struct  Hchan           Hchan;
  60 typedef struct  Timers          Timers;
  61 typedef struct  Timer           Timer;
  62
  63 typedef struct  __go_open_array         Slice;
  64 typedef struct  __go_string             String;
  65 typedef struct  __go_interface          Iface;
  66 typedef struct  __go_empty_interface    Eface;
  67 typedef struct  __go_type_descriptor    Type;
  68 typedef struct  __go_defer_stack        Defer;
  69 typedef struct  __go_panic_stack        Panic;
  70
  71 typedef struct  __go_func_type          FuncType;
  72 typedef struct  __go_map_type           MapType;
  73
  74 /*
  75  * per-cpu declaration.
  76  */
  77 extern M*       runtime_m(void);
  78 extern G*       runtime_g(void);
  79
  80 extern M        runtime_m0;
  81 extern G        runtime_g0;
  82
  83 /*
  84  * defined constants
  85  */
  86 enum
  87 {
  88         // G status
  89         //
  90         // If you add to this list, add to the list
  91         // of "okay during garbage collection" status
  92         // in mgc0.c too.
  93         Gidle,
  94         Grunnable,
  95         Grunning,
  96         Gsyscall,
  97         Gwaiting,
  98         Gmoribund,
  99         Gdead,
 100 };
 101 enum
 102 {
 103         true    = 1,
 104         false   = 0,
 105 };
 106
 107 /*
 108  * structures
 109  */
 110 union   Lock
 111 {
 112         uint32  key;    // futex-based impl
 113         M*      waitm;  // linked list of waiting M's (sema-based impl)
 114 };
 115 union   Note
 116 {
 117         uint32  key;    // futex-based impl
 118         M*      waitm;  // waiting M (sema-based impl)
 119 };
 120 struct  G
 121 {
 122         Defer*  defer;
 123         Panic*  panic;
 124         void*   exception;      // current exception being thrown
 125         bool    is_foreign;     // whether current exception from other language
 126         void    *gcstack;       // if status==Gsyscall, gcstack = stackbase to use during gc
 127         uintptr gcstack_size;
 128         void*   gcnext_segment;
 129         void*   gcnext_sp;
 130         void*   gcinitial_sp;
 131         jmp_buf gcregs;
 132         byte*   entry;          // initial function
 133         G*      alllink;        // on allg
 134         void*   param;          // passed parameter on wakeup
 135         bool    fromgogo;       // reached from gogo
 136         int16   status;
 137         int32   goid;
 138         uint32  selgen;         // valid sudog pointer
 139         const char*     waitreason;     // if status==Gwaiting
 140         G*      schedlink;
 141         bool    readyonstop;
 142         bool    ispanic;
 143         M*      m;              // for debuggers, but offset not hard-coded
 144         M*      lockedm;
 145         M*      idlem;
 146         int32   sig;
 147         int32   writenbuf;
 148         byte*   writebuf;
 149         uintptr sigcode0;
 150         uintptr sigcode1;
 151         // uintptr      sigpc;
 152         uintptr gopc;   // pc of go statement that created this goroutine
 153
 154         G*      dotraceback;
 155
 156         ucontext_t      context;
 157         void*           stack_context[10];
 158 };
 159
 160 struct  M
 161 {
 162         G*      g0;             // goroutine with scheduling stack
 163         G*      gsignal;        // signal-handling G
 164         G*      curg;           // current running goroutine
 165         int32   id;
 166         int32   mallocing;
 167         int32   gcing;
 168         int32   locks;
 169         int32   nomemprof;
 170         int32   waitnextg;
 171         int32   dying;
 172         int32   profilehz;
 173         int32   helpgc;
 174         uint32  fastrand;
 175         Note    havenextg;
 176         G*      nextg;
 177         M*      alllink;        // on allm
 178         M*      schedlink;
 179         MCache  *mcache;
 180         G*      lockedg;
 181         G*      idleg;
 182         uintptr createstack[32];        // Stack that created this thread.
 183         M*      nextwaitm;      // next M waiting for lock
 184         uintptr waitsema;       // semaphore for parking on locks
 185         uint32  waitsemacount;
 186         uint32  waitsemalock;
 187 };
 188
 189 struct  SigTab
 190 {
 191         int32   sig;
 192         int32   flags;
 193 };
 194 enum
 195 {
 196         SigNotify = 1<<0,       // let signal.Notify have signal, even if from kernel
 197         SigKill = 1<<1,         // if signal.Notify doesn't take it, exit quietly
 198         SigThrow = 1<<2,        // if signal.Notify doesn't take it, exit loudly
 199         SigPanic = 1<<3,        // if the signal is from the kernel, panic
 200         SigDefault = 1<<4,      // if the signal isn't explicitly requested, don't monitor it
 201 };
 202
 203 #ifndef NSIG
 204 #define NSIG 32
 205 #endif
 206
 207 // NOTE(rsc): keep in sync with extern.go:/type.Func.
 208 // Eventually, the loaded symbol table should be closer to this form.
 209 struct  Func
 210 {
 211         String  name;
 212         uintptr entry;  // entry pc
 213 };
 214
 215 /* Macros.  */
 216
 217 #ifdef GOOS_windows
 218 enum {
 219    Windows = 1
 220 };
 221 #else
 222 enum {
 223    Windows = 0
 224 };
 225 #endif
 226
 227 struct  Timers
 228 {
 229         Lock;
 230         G       *timerproc;
 231         bool            sleeping;
 232         bool            rescheduling;
 233         Note    waitnote;
 234         Timer   **t;
 235         int32   len;
 236         int32   cap;
 237 };
 238
 239 // Package time knows the layout of this structure.
 240 // If this struct changes, adjust ../time/sleep.go:/runtimeTimer.
 241 struct  Timer
 242 {
 243         int32   i;              // heap index
 244
 245         // Timer wakes up at when, and then at when+period, ... (period > 0 only)
 246         // each time calling f(now, arg) in the timer goroutine, so f must be
 247         // a well-behaved function and not block.
 248         int64   when;
 249         int64   period;
 250         void    (*f)(int64, Eface);
 251         Eface   arg;
 252 };
 253
 254 /*
 255  * defined macros
 256  *    you need super-gopher-guru privilege
 257  *    to add this list.
 258  */
 259 #define nelem(x)        (sizeof(x)/sizeof((x)[0]))
 260 #define nil             ((void*)0)
 261 #define USED(v)         ((void) v)
 262
 263 /*
 264  * external data
 265  */
 266 G*      runtime_allg;
 267 G*      runtime_lastg;
 268 M*      runtime_allm;
 269 extern  int32   runtime_gomaxprocs;
 270 extern  bool    runtime_singleproc;
 271 extern  uint32  runtime_panicking;
 272 extern  int32   runtime_gcwaiting;              // gc is waiting to run
 273 int32   runtime_ncpu;
 274
 275 /*
 276  * common functions and data
 277  */
 278 int32   runtime_findnull(const byte*);
 279
 280 /*
 281  * very low level c-called
 282  */
 283 void    runtime_args(int32, byte**);
 284 void    runtime_osinit();
 285 void    runtime_goargs(void);
 286 void    runtime_goenvs(void);
 287 void    runtime_goenvs_unix(void);
 288 void    runtime_throw(const char*) __attribute__ ((noreturn));
 289 void    runtime_panicstring(const char*) __attribute__ ((noreturn));
 290 void*   runtime_mal(uintptr);
 291 void    runtime_schedinit(void);
 292 void    runtime_initsig(void);
 293 void    runtime_sigenable(uint32 sig);
 294 int32   runtime_gotraceback(void);
 295 void    runtime_goroutineheader(G*);
 296 void    runtime_goroutinetrailer(G*);
 297 void    runtime_traceback();
 298 void    runtime_tracebackothers(G*);
 299 String  runtime_gostringnocopy(const byte*);
 300 void*   runtime_mstart(void*);
 301 G*      runtime_malg(int32, byte**, size_t*);
 302 void    runtime_minit(void);
 303 void    runtime_mallocinit(void);
 304 void    runtime_gosched(void);
 305 void    runtime_tsleep(int64);
 306 M*      runtime_newm(void);
 307 void    runtime_goexit(void);
 308 void    runtime_entersyscall(void) __asm__("syscall.Entersyscall");
 309 void    runtime_exitsyscall(void) __asm__("syscall.Exitsyscall");
 310 void    siginit(void);
 311 bool    __go_sigsend(int32 sig);
 312 int32   runtime_callers(int32, uintptr*, int32);
 313 int64   runtime_nanotime(void);
 314 int64   runtime_cputicks(void);
 315
 316 void    runtime_stoptheworld(void);
 317 void    runtime_starttheworld(bool);
 318 extern uint32 runtime_worldsema;
 319 G*      __go_go(void (*pfn)(void*), void*);
 320
 321 /*
 322  * mutual exclusion locks.  in the uncontended case,
 323  * as fast as spin locks (just a few user-level instructions),
 324  * but on the contention path they sleep in the kernel.
 325  * a zeroed Lock is unlocked (no need to initialize each lock).
 326  */
 327 void    runtime_lock(Lock*);
 328 void    runtime_unlock(Lock*);
 329
 330 /*
 331  * sleep and wakeup on one-time events.
 332  * before any calls to notesleep or notewakeup,
 333  * must call noteclear to initialize the Note.
 334  * then, exactly one thread can call notesleep
 335  * and exactly one thread can call notewakeup (once).
 336  * once notewakeup has been called, the notesleep
 337  * will return.  future notesleep will return immediately.
 338  * subsequent noteclear must be called only after
 339  * previous notesleep has returned, e.g. it's disallowed
 340  * to call noteclear straight after notewakeup.
 341  *
 342  * notetsleep is like notesleep but wakes up after
 343  * a given number of nanoseconds even if the event
 344  * has not yet happened.  if a goroutine uses notetsleep to
 345  * wake up early, it must wait to call noteclear until it
 346  * can be sure that no other goroutine is calling
 347  * notewakeup.
 348  */
 349 void    runtime_noteclear(Note*);
 350 void    runtime_notesleep(Note*);
 351 void    runtime_notewakeup(Note*);
 352 void    runtime_notetsleep(Note*, int64);
 353
 354 /*
 355  * low-level synchronization for implementing the above
 356  */
 357 uintptr runtime_semacreate(void);
 358 int32   runtime_semasleep(int64);
 359 void    runtime_semawakeup(M*);
 360 // or
 361 void    runtime_futexsleep(uint32*, uint32, int64);
 362 void    runtime_futexwakeup(uint32*, uint32);
 363
 364 /*
 365  * low level C-called
 366  */
 367 #define runtime_mmap mmap
 368 #define runtime_munmap munmap
 369 #define runtime_madvise madvise
 370 #define runtime_memclr(buf, size) __builtin_memset((buf), 0, (size))
 371 #define runtime_getcallerpc(p) __builtin_return_address(0)
 372
 373 #ifdef __rtems__
 374 void __wrap_rtems_task_variable_add(void **);
 375 #endif
 376
 377 /*
 378  * runtime go-called
 379  */
 380 void    runtime_panic(Eface);
 381 struct __go_func_type;
 382 void reflect_call(const struct __go_func_type *, const void *, _Bool, _Bool,
 383                   void **, void **)
 384   asm ("reflect.call");
 385
 386 /* Functions.  */
 387 #define runtime_panic __go_panic
 388 #define runtime_printf printf
 389 #define runtime_malloc(s) __go_alloc(s)
 390 #define runtime_free(p) __go_free(p)
 391 #define runtime_strcmp(s1, s2) __builtin_strcmp((s1), (s2))
 392 #define runtime_mcmp(a, b, s) __builtin_memcmp((a), (b), (s))
 393 #define runtime_memmove(a, b, s) __builtin_memmove((a), (b), (s))
 394 #define runtime_exit(s) exit(s)
 395 MCache* runtime_allocmcache(void);
 396 void    free(void *v);
 397 #define runtime_cas(pval, old, new) __sync_bool_compare_and_swap (pval, old, new)
 398 #define runtime_casp(pval, old, new) __sync_bool_compare_and_swap (pval, old, new)
 399 #define runtime_xadd(p, v) __sync_add_and_fetch (p, v)
 400 #define runtime_xchg(p, v) __atomic_exchange_n (p, v, __ATOMIC_SEQ_CST)
 401 #define runtime_atomicload(p) __atomic_load_n (p, __ATOMIC_SEQ_CST)
 402 #define runtime_atomicstore(p, v) __atomic_store_n (p, v, __ATOMIC_SEQ_CST)
 403 #define runtime_atomicloadp(p) __atomic_load_n (p, __ATOMIC_SEQ_CST)
 404 #define runtime_atomicstorep(p, v) __atomic_store_n (p, v, __ATOMIC_SEQ_CST)
 405
 406 struct __go_func_type;
 407 bool    runtime_addfinalizer(void*, void(*fn)(void*), const struct __go_func_type *);
 408 #define runtime_getcallersp(p) __builtin_frame_address(1)
 409 int32   runtime_mcount(void);
 410 int32   runtime_gcount(void);
 411 void    runtime_dopanic(int32) __attribute__ ((noreturn));
 412 void    runtime_startpanic(void);
 413 void    runtime_ready(G*);
 414 const byte*     runtime_getenv(const char*);
 415 int32   runtime_atoi(const byte*);
 416 uint32  runtime_fastrand1(void);
 417
 418 void    runtime_sigprof(uint8 *pc, uint8 *sp, uint8 *lr, G *gp);
 419 void    runtime_resetcpuprofiler(int32);
 420 void    runtime_setcpuprofilerate(void(*)(uintptr*, int32), int32);
 421 void    runtime_usleep(uint32);
 422
 423 /*
 424  * runtime c-called (but written in Go)
 425  */
 426 void    runtime_printany(Eface)
 427      __asm__("runtime.Printany");
 428 void    runtime_newTypeAssertionError(const String*, const String*, const String*, const String*, Eface*)
 429      __asm__("runtime.NewTypeAssertionError");
 430 void    runtime_newErrorString(String, Eface*)
 431      __asm__("runtime.NewErrorString");
 432
 433 /*
 434  * wrapped for go users
 435  */
 436 void    runtime_semacquire(uint32 volatile *);
 437 void    runtime_semrelease(uint32 volatile *);
 438 int32   runtime_gomaxprocsfunc(int32 n);
 439 void    runtime_procyield(uint32);
 440 void    runtime_osyield(void);
 441 void    runtime_LockOSThread(void) __asm__("runtime.LockOSThread");
 442 void    runtime_UnlockOSThread(void) __asm__("runtime.UnlockOSThread");
 443
 444 bool    runtime_showframe(const unsigned char*);
 445
 446 uintptr runtime_memlimit(void);
 447
 448 // If appropriate, ask the operating system to control whether this
 449 // thread should receive profiling signals.  This is only necessary on OS X.
 450 // An operating system should not deliver a profiling signal to a
 451 // thread that is not actually executing (what good is that?), but that's
 452 // what OS X prefers to do.  When profiling is turned on, we mask
 453 // away the profiling signal when threads go to sleep, so that OS X
 454 // is forced to deliver the signal to a thread that's actually running.
 455 // This is a no-op on other systems.
 456 void    runtime_setprof(bool);
 457
 458 void    runtime_time_scan(void (*)(byte*, int64));
 459
 460 void    runtime_setsig(int32, bool, bool);
 461 #define runtime_setitimer setitimer
 462
 463 void    runtime_check(void);
 464
 465 // A list of global variables that the garbage collector must scan.
 466 struct root_list {
 467         struct root_list *next;
 468         struct root {
 469                 void *decl;
 470                 size_t size;
 471         } roots[];
 472 };
 473
 474 void    __go_register_gc_roots(struct root_list*);
 475
 476 // Size of stack space allocated using Go's allocator.
 477 // This will be 0 when using split stacks, as in that case
 478 // the stacks are allocated by the splitstack library.
 479 extern uintptr runtime_stacks_sys;
 480
 481 extern _Bool __go_file_line (uintptr, String*, String*, int *);