[project @ 2005-08-05 09:48:16 by ross]
[haskell-directory.git] / GHC / ForeignPtr.hs
index ee95828..ea512e4 100644 (file)
@@ -34,9 +34,9 @@ import Control.Monad  ( sequence_ )
 import Foreign.Ptr
 import Foreign.Storable
 
-import GHC.List        ( null )
 import GHC.Base
 import GHC.IOBase
+import GHC.STRef       ( STRef(..) )
 import GHC.Ptr         ( Ptr(..) )
 import GHC.Err
 import GHC.Show
@@ -57,9 +57,25 @@ import GHC.Show
 -- type argument of 'ForeignPtr' should normally be an instance of
 -- class 'Storable'.
 --
-data ForeignPtr a 
-  = ForeignPtr ForeignObj# !(IORef [IO ()])
-  | MallocPtr (MutableByteArray# RealWorld) !(IORef [IO ()])
+data ForeignPtr a = ForeignPtr Addr# ForeignPtrContents
+       -- we cache the Addr# in the ForeignPtr object, but attach
+       -- the finalizer to the IORef (or the MutableByteArray# in
+       -- the case of a MallocPtr).  The aim of the representation
+       -- is to make withForeignPtr efficient; in fact, withForeignPtr
+       -- should be just as efficient as unpacking a Ptr, and multiple
+       -- withForeignPtrs can share an unpacked ForeignPtr.  Note
+       -- that touchForeignPtr only has to touch the ForeignPtrContents
+       -- object, because that ensures that whatever the finalizer is
+       -- attached to is kept alive.
+
+data ForeignPtrContents 
+  = PlainNoFinalizer
+  | PlainWithFinalizer     !(IORef [IO ()])
+  | MallocPtrNoFinalizer   (MutableByteArray# RealWorld)
+  | MallocPtrWithFinalizer (MutableByteArray# RealWorld) !(IORef [IO ()])
+  -- we optimise the no-finalizer case, which is especially common
+  -- with a MallocPtr.  mallocForeignPtr doesn't have to create an
+  -- IORef, or set up a weak pointer.
 
 instance Eq (ForeignPtr a) where
     p == q  =  unsafeForeignPtrToPtr p == unsafeForeignPtrToPtr q
@@ -86,6 +102,13 @@ newConcForeignPtr :: Ptr a -> IO () -> IO (ForeignPtr a)
 -- in fact there is no guarantee that the finalizer will eventually
 -- run at all.
 --
+-- Note that references from a finalizer do not necessarily prevent
+-- another object from being finalized.  If A's finalizer refers to B
+-- (perhaps using 'touchForeignPtr', then the only guarantee is that
+-- B's finalizer will never be started before A's.  If both A and B
+-- are unreachable, then both finalizers will start together.  See
+-- 'touchForeignPtr' for more on finalizer ordering.
+--
 newConcForeignPtr p finalizer
   = do fObj <- newForeignPtr_ p
        addForeignPtrConcFinalizer fObj finalizer
@@ -105,10 +128,10 @@ mallocForeignPtr :: Storable a => IO (ForeignPtr a)
 mallocForeignPtr = doMalloc undefined
   where doMalloc :: Storable b => b -> IO (ForeignPtr b)
         doMalloc a = do
-         r <- newIORef []
          IO $ \s ->
            case newPinnedByteArray# size s of { (# s, mbarr# #) ->
-            (# s, MallocPtr mbarr# r #)
+            (# s, ForeignPtr (byteArrayContents# (unsafeCoerce# mbarr#))
+                             (MallocPtrNoFinalizer mbarr#) #)
             }
            where (I# size) = sizeOf a
 
@@ -116,10 +139,10 @@ mallocForeignPtr = doMalloc undefined
 -- size of the memory required is given explicitly as a number of bytes.
 mallocForeignPtrBytes :: Int -> IO (ForeignPtr a)
 mallocForeignPtrBytes (I# size) = do 
-  r <- newIORef []
   IO $ \s ->
      case newPinnedByteArray# size s      of { (# s, mbarr# #) ->
-       (# s, MallocPtr mbarr# r #)
+       (# s, ForeignPtr (byteArrayContents# (unsafeCoerce# mbarr#))
+                       (MallocPtrNoFinalizer mbarr#) #)
      }
 
 addForeignPtrFinalizer :: FinalizerPtr a -> ForeignPtr a -> IO ()
@@ -145,45 +168,40 @@ addForeignPtrConcFinalizer :: ForeignPtr a -> IO () -> IO ()
 -- are finalized objects, so a finalizer should not refer to a 'Handle'
 -- (including @stdout@, @stdin@ or @stderr@).
 --
-addForeignPtrConcFinalizer f@(ForeignPtr fo r) finalizer = do
+addForeignPtrConcFinalizer (ForeignPtr a c) finalizer = 
+  addForeignPtrConcFinalizer_ c finalizer
+
+addForeignPtrConcFinalizer_ PlainNoFinalizer finalizer = do
+  r <- newIORef []
+  IO $ \s ->  case r of { IORef (STRef r#) ->
+             case mkWeak# r# () (foreignPtrFinalizer r) s of {  (# s1, w #) ->
+             (# s1, () #) }}
+  addForeignPtrConcFinalizer_ (PlainWithFinalizer r) finalizer
+
+addForeignPtrConcFinalizer_ f@(PlainWithFinalizer r) finalizer = do
   fs <- readIORef r
   writeIORef r (finalizer : fs)
-  if (null fs)
-     then IO $ \s ->
-             let p = unsafeForeignPtrToPtr f in
-             case mkWeak# fo () (foreignPtrFinalizer r p) s of 
-                (# s1, w #) -> (# s1, () #)
-     else return ()
-addForeignPtrConcFinalizer f@(MallocPtr fo r) finalizer = do 
+
+addForeignPtrConcFinalizer_ f@(MallocPtrNoFinalizer fo) finalizer = do
+  r <- newIORef []
+  IO $ \s -> case mkWeak# fo () (do foreignPtrFinalizer r; touch f) s of
+                 (# s1, w #) -> (# s1, () #)
+  addForeignPtrConcFinalizer_ (MallocPtrWithFinalizer fo r) finalizer
+
+addForeignPtrConcFinalizer_ f@(MallocPtrWithFinalizer fo r) finalizer = do 
   fs <- readIORef r
   writeIORef r (finalizer : fs)
-  if (null fs)
-     then  IO $ \s -> 
-              let p = unsafeForeignPtrToPtr f in
-              case mkWeak# fo () (do foreignPtrFinalizer r p
-                                     touchPinnedByteArray# fo) s of 
-                 (# s1, w #) -> (# s1, () #)
-     else return ()
 
 foreign import ccall "dynamic" 
   mkFinalizer :: FinalizerPtr a -> Ptr a -> IO ()
 
-foreignPtrFinalizer :: IORef [IO ()] -> Ptr a -> IO ()
-foreignPtrFinalizer r p = do
-  fs <- readIORef r
-  sequence_ fs
+foreignPtrFinalizer :: IORef [IO ()] -> IO ()
+foreignPtrFinalizer r = do fs <- readIORef r; sequence_ fs
 
 newForeignPtr_ :: Ptr a -> IO (ForeignPtr a)
 -- ^Turns a plain memory reference into a foreign pointer that may be
 -- associated with finalizers by using 'addForeignPtrFinalizer'.
-newForeignPtr_ (Ptr obj) =  do
-  r <- newIORef []
-  IO $ \ s# ->
-    case mkForeignObj# obj s# of
-      (# s1#, fo# #) -> (# s1#,  ForeignPtr fo# r #)
-
-touchPinnedByteArray# :: MutableByteArray# RealWorld -> IO ()
-touchPinnedByteArray# ba# = IO $ \s -> case touch# ba# s of s -> (# s, () #)
+newForeignPtr_ (Ptr obj) = return (ForeignPtr obj PlainNoFinalizer)
 
 touchForeignPtr :: ForeignPtr a -> IO ()
 -- ^This function ensures that the foreign object in
@@ -192,8 +210,8 @@ touchForeignPtr :: ForeignPtr a -> IO ()
 -- does a 'touchForeignPtr' after it
 -- executes the user action.
 -- 
--- Note that this function should not be used to express liveness
--- dependencies between 'ForeignPtr's.  For example, if the finalizer
+-- Note that this function should not be used to express dependencies
+-- between finalizers on 'ForeignPtr's.  For example, if the finalizer
 -- for a 'ForeignPtr' @F1@ calls 'touchForeignPtr' on a second
 -- 'ForeignPtr' @F2@, then the only guarantee is that the finalizer
 -- for @F2@ is never started before the finalizer for @F1@.  They
@@ -207,12 +225,12 @@ touchForeignPtr :: ForeignPtr a -> IO ()
 -- between the finalizers, but even then the runtime sometimes runs
 -- multiple finalizers sequentially in a single thread (for
 -- performance reasons), so synchronisation between finalizers could
--- result in artificial deadlock.
+-- result in artificial deadlock.  Another alternative is to use
+-- explicit reference counting.
 --
-touchForeignPtr (ForeignPtr fo r)
-   = IO $ \s -> case touch# fo s of s -> (# s, () #)
-touchForeignPtr (MallocPtr fo r)
-   = touchPinnedByteArray# fo
+touchForeignPtr (ForeignPtr fo r) = touch r
+
+touch r = IO $ \s -> case touch# r s of s -> (# s, () #)
 
 unsafeForeignPtrToPtr :: ForeignPtr a -> Ptr a
 -- ^This function extracts the pointer component of a foreign
@@ -229,8 +247,7 @@ unsafeForeignPtrToPtr :: ForeignPtr a -> Ptr a
 -- than combinations of 'unsafeForeignPtrToPtr' and
 -- 'touchForeignPtr'.  However, the later routines
 -- are occasionally preferred in tool generated marshalling code.
-unsafeForeignPtrToPtr (ForeignPtr fo r) = Ptr (foreignObjToAddr# fo)
-unsafeForeignPtrToPtr (MallocPtr  fo r) = Ptr (byteArrayContents# (unsafeCoerce# fo))
+unsafeForeignPtrToPtr (ForeignPtr fo r) = Ptr fo
 
 castForeignPtr :: ForeignPtr a -> ForeignPtr b
 -- ^This function casts a 'ForeignPtr'
@@ -240,11 +257,14 @@ castForeignPtr f = unsafeCoerce# f
 -- | Causes the finalizers associated with a foreign pointer to be run
 -- immediately.
 finalizeForeignPtr :: ForeignPtr a -> IO ()
-finalizeForeignPtr foreignPtr = do
-       finalizers <- readIORef refFinalizers
-       sequence_ finalizers
-       writeIORef refFinalizers []
-       where
-               refFinalizers = case foreignPtr of
-                       (ForeignPtr _ ref) -> ref
-                       (MallocPtr  _ ref) -> ref
+finalizeForeignPtr (ForeignPtr _ contents) = do
+  case contents of
+    PlainNoFinalizer           -> return ()
+    PlainWithFinalizer r       -> runFinalizers r
+    MallocPtrNoFinalizer _     -> return ()
+    MallocPtrWithFinalizer _ r -> runFinalizers r
+ where
+   runFinalizers r = do 
+     fs <- readIORef r
+     sequence_ fs
+     writeIORef r []