[project @ 2005-01-28 14:01:08 by simonmar]
[ghc-hetmet.git] / ghc / includes / Closures.h
index 3e8f234..d160ac5 100644 (file)
@@ -1,7 +1,6 @@
 /* ----------------------------------------------------------------------------
- * $Id: Closures.h,v 1.31 2002/01/29 16:52:46 simonmar Exp $
  *
- * (c) The GHC Team, 1998-1999
+ * (c) The GHC Team, 1998-2004
  *
  * Closures
  *
@@ -52,8 +51,6 @@ typedef struct {
 #endif
 } StgHeader;
 
-#define FIXED_HS (sizeof(StgHeader))
-
 /* -----------------------------------------------------------------------------
    Closure Types
 
@@ -89,17 +86,21 @@ typedef struct {
 
 typedef struct {
     StgHeader   header;
-    StgWord     n_args;
-    StgClosure *fun;
+    StgHalfWord arity;         /* zero if it is an AP */
+    StgHalfWord n_args;
+    StgClosure *fun;           /* really points to a fun */
     StgClosure *payload[FLEXIBLE_ARRAY];
 } StgPAP;
 
+// AP closures have the same layout, for convenience
+typedef StgPAP StgAP;
+
 typedef struct {
     StgHeader   header;
-    StgWord     n_args;
+    StgWord     size;                    // number of words in payload
     StgClosure *fun;
-    StgClosure *payload[FLEXIBLE_ARRAY];
-} StgAP_UPD;
+    StgClosure *payload[FLEXIBLE_ARRAY]; // contains a chunk of *stack*
+} StgAP_STACK;
 
 typedef struct {
     StgHeader   header;
@@ -138,37 +139,13 @@ typedef struct {
     StgMutClosure *mut_link;
 } StgMutVar;
 
-typedef struct {
-    StgHeader      header;
-    StgArrWords   *instrs;     /* a pointer to an ArrWords */
-    StgArrWords   *literals;   /* a pointer to an ArrWords */
-    StgMutArrPtrs *ptrs;       /* a pointer to a MutArrPtrs */
-    StgArrWords   *itbls;      /* a pointer to an ArrWords */
-} StgBCO;
-
-/* 
-   A collective typedef for all linkable stack frames i.e.
-     StgUpdateFrame, StgSeqFrame, StgCatchFrame
-*/
-typedef struct _StgFrame {
-    StgHeader  header;
-    struct _StgFrame *link;
-} StgFrame;
-
 typedef struct _StgUpdateFrame {
     StgHeader  header;
-    struct _StgUpdateFrame *link;
     StgClosure *updatee;
 } StgUpdateFrame;
 
 typedef struct {
     StgHeader  header;
-    struct _StgUpdateFrame *link;
-} StgSeqFrame;  
-
-typedef struct {
-    StgHeader  header;
-    struct _StgUpdateFrame *link;
     StgInt      exceptions_blocked;
     StgClosure *handler;
 } StgCatchFrame;
@@ -215,18 +192,112 @@ typedef struct _StgDeadWeak {    /* Weak v */
   struct _StgWeak *link;
 } StgDeadWeak;
 
-/* Dynamic stack frames - these have a liveness mask in the object
- * itself, rather than in the info table.  Useful for generic heap
- * check code.
+/* Byte code objects.  These are fixed size objects with pointers to
+ * four arrays, designed so that a BCO can be easily "re-linked" to
+ * other BCOs, to facilitate GHC's intelligent recompilation.  The
+ * array of instructions is static and not re-generated when the BCO
+ * is re-linked, but the other 3 arrays will be regenerated.
+ *
+ * A BCO represents either a function or a stack frame.  In each case,
+ * it needs a bitmap to describe to the garbage collector the
+ * pointerhood of its arguments/free variables respectively, and in
+ * the case of a function it also needs an arity.  These are stored
+ * directly in the BCO, rather than in the instrs array, for two
+ * reasons:
+ * (a) speed: we need to get at the bitmap info quickly when
+ *     the GC is examining APs and PAPs that point to this BCO
+ * (b) a subtle interaction with the compacting GC.  In compacting
+ *     GC, the info that describes the size/layout of a closure
+ *     cannot be in an object more than one level of indirection
+ *     away from the current object, because of the order in
+ *     which pointers are updated to point to their new locations.
  */
+
 typedef struct {
-  const struct _StgInfoTable* info;
-  StgWord        liveness;
-  StgWord        ret_addr;
-  StgWord        payload[FLEXIBLE_ARRAY];
+    StgHeader      header;
+    StgArrWords   *instrs;     // a pointer to an ArrWords
+    StgArrWords   *literals;   // a pointer to an ArrWords
+    StgMutArrPtrs *ptrs;       // a pointer to a  MutArrPtrs
+    StgArrWords   *itbls;      // a pointer to an ArrWords
+    StgHalfWord   arity;        // arity of this BCO
+    StgHalfWord   size;         // size of this BCO (in words)
+    StgWord       bitmap[FLEXIBLE_ARRAY];  // an StgLargeBitmap
+} StgBCO;
+
+#define BCO_BITMAP(bco)      ((StgLargeBitmap *)((StgBCO *)(bco))->bitmap)
+#define BCO_BITMAP_SIZE(bco) (BCO_BITMAP(bco)->size)
+#define BCO_BITMAP_BITS(bco) (BCO_BITMAP(bco)->bitmap)
+#define BCO_BITMAP_SIZEW(bco) ((BCO_BITMAP_SIZE(bco) + BITS_IN(StgWord) - 1) \
+                               / BITS_IN(StgWord))
+
+/* -----------------------------------------------------------------------------
+   Dynamic stack frames for generic heap checks.
+
+   These generic heap checks are slow, but have the advantage of being
+   usable in a variety of situations.
+
+   The one restriction is that any relevant SRTs must already be pointed
+   to from the stack.  The return address doesn't need to have an info
+   table attached: hence it can be any old code pointer.
+
+   The liveness mask contains a 1 at bit n, if register Rn contains a
+   non-pointer.  The contents of all 8 vanilla registers are always saved
+   on the stack; the liveness mask tells the GC which ones contain
+   pointers.
+
+   Good places to use a generic heap check: 
+
+        - case alternatives (the return address with an SRT is already
+         on the stack).
+
+       - primitives (no SRT required).
+
+   The stack frame layout for a RET_DYN is like this:
+
+          some pointers         |-- RET_DYN_PTRS(liveness) words
+          some nonpointers      |-- RET_DYN_NONPTRS(liveness) words
+                              
+         L1                    \
+          D1-2                  |-- RET_DYN_NONPTR_REGS_SIZE words
+         F1-4                  /
+                              
+         R1-8                  |-- RET_DYN_BITMAP_SIZE words
+                              
+         return address        \
+         liveness mask         |-- StgRetDyn structure
+         stg_gen_chk_info      /
+
+   we assume that the size of a double is always 2 pointers (wasting a
+   word when it is only one pointer, but avoiding lots of #ifdefs).
+
+   See Liveness.h for the macros (RET_DYN_PTRS() etc.).
+
+   NOTE: if you change the layout of RET_DYN stack frames, then you
+   might also need to adjust the value of RESERVED_STACK_WORDS in
+   Constants.h.
+   -------------------------------------------------------------------------- */
+
+typedef struct {
+    const struct _StgInfoTable* info;
+    StgWord        liveness;
+    StgWord        ret_addr;
+    StgClosure *   payload[FLEXIBLE_ARRAY];
 } StgRetDyn;
 
+/* A function return stack frame: used when saving the state for a
+ * garbage collection at a function entry point.  The function
+ * arguments are on the stack, and we also save the function (its
+ * info table describes the pointerhood of the arguments).
+ *
+ * The stack frame size is also cached in the frame for convenience.
+ */
+typedef struct {
+    const struct _StgInfoTable* info;
+    StgWord        size;
+    StgClosure *   fun;
+    StgClosure *   payload[FLEXIBLE_ARRAY];
+} StgRetFun;
+
 /* Concurrent communication objects */
 
 typedef struct {
@@ -237,6 +308,93 @@ typedef struct {
   StgClosure*     value;
 } StgMVar;
 
+/* STM data structures
+ *
+ *  StgTVar defines the only type that can be updated through the STM
+ *  interface.
+ * 
+ *  Note that various optimisations may be possible in order to use less
+ *  space for these data structures at the cost of more complexity in the
+ *  implementation:
+ *
+ *   - In StgTVar, current_value and first_wait_queue_entry could be held in
+ *     the same field: if any thread is waiting then its expected_value for
+ *     the tvar is the current value.  
+ *
+ *   - In StgTRecHeader, it might be worthwhile having separate chunks
+ *     of read-only and read-write locations.  This would save a
+ *     new_value field in the read-only locations.
+ */
+
+typedef struct StgTVarWaitQueue_ {
+  StgHeader                  header;
+  struct StgTSO_            *waiting_tso;
+  StgMutClosure             *mut_link;
+  struct StgTVarWaitQueue_  *next_queue_entry;
+  struct StgTVarWaitQueue_  *prev_queue_entry;
+} StgTVarWaitQueue;
+
+typedef struct {
+  StgHeader                  header;
+  StgClosure                *current_value;
+  StgMutClosure             *mut_link;
+  StgTVarWaitQueue          *first_wait_queue_entry;
+} StgTVar;
+
+// new_value == expected_value for read-only accesses
+// new_value is a StgTVarWaitQueue entry when trec in state TREC_WAITING
+typedef struct {
+  StgTVar                   *tvar;
+  StgClosure                *expected_value;
+  StgClosure                *new_value; 
+} TRecEntry;
+
+#define TREC_CHUNK_NUM_ENTRIES 256
+
+typedef struct StgTRecChunk_ {
+  StgHeader                  header;
+  struct StgTRecChunk_      *prev_chunk;
+  StgMutClosure             *mut_link;
+  StgWord                    next_entry_idx;
+  TRecEntry                  entries[TREC_CHUNK_NUM_ENTRIES];
+} StgTRecChunk;
+
+typedef enum { 
+  TREC_ACTIVE,        // Transaction in progress, outcome undecided
+  TREC_CANNOT_COMMIT, // Transaction in progress, inconsistent writes performed
+  TREC_MUST_ABORT,    // Transaction in progress, inconsistent / out of date reads
+  TREC_COMMITTED,     // Transaction has committed, now updating tvars
+  TREC_ABORTED,       // Transaction has aborted, now reverting tvars
+  TREC_WAITING,       // Transaction currently waiting
+} TRecState;
+
+typedef struct StgTRecHeader_ {
+  StgHeader                  header;
+  TRecState                  state;
+  StgMutClosure             *mut_link;
+  struct StgTRecHeader_     *enclosing_trec;
+  StgTRecChunk              *current_chunk;
+} StgTRecHeader;
+
+typedef struct {
+    StgHeader   header;
+    StgBool     waiting;
+    StgClosure *code;
+} StgAtomicallyFrame;
+
+typedef struct {
+    StgHeader   header;
+    StgClosure *handler;
+} StgCatchSTMFrame;
+
+typedef struct {
+    StgHeader      header;
+    StgBool        running_alt_code;
+    StgClosure    *first_code;
+    StgClosure    *alt_code;
+    StgTRecHeader *first_code_trec;
+} StgCatchRetryFrame;
+
 #if defined(PAR) || defined(GRAN)
 /*
   StgBlockingQueueElement is a ``collective type'' representing the types