make the smp way RTS-only, normal libraries now work with -smp
[ghc-hetmet.git] / ghc / includes / Closures.h
index ae3eadd..152213b 100644 (file)
@@ -1,7 +1,6 @@
 /* ----------------------------------------------------------------------------
- * $Id: Closures.h,v 1.18 2000/08/15 11:48:06 simonmar Exp $
  *
- * (c) The GHC Team, 1998-1999
+ * (c) The GHC Team, 1998-2004
  *
  * Closures
  *
    The profiling header
    -------------------------------------------------------------------------- */
 
-#ifdef PROFILING
-
-typedef struct {
-   CostCentreStack *ccs;
-} StgProfHeader;
-
-#else /* !PROFILING */
-
 typedef struct {
-       /* empty */
+  CostCentreStack *ccs;
+  union {
+    struct _RetainerSet *rs;  /* Retainer Set */
+    StgWord ldvw;             /* Lag/Drag/Void Word */
+  } hp;
 } StgProfHeader;
 
-#endif /* PROFILING */
-
-/* -----------------------------------------------------------------------------
-   The parallel header
-   -------------------------------------------------------------------------- */
-
-#ifdef PAR
-
-typedef struct {
-  /* StgWord ga; */  /* nope! global addresses are managed via a hash table */
-} StgParHeader;
-
-#else /* !PAR */
-
-typedef struct {
-  /* empty */
-} StgParHeader;
-
-#endif /* PAR */
-
 /* -----------------------------------------------------------------------------
    The GranSim header
    -------------------------------------------------------------------------- */
 
-#if defined(GRAN)
-
 typedef struct {
   StgWord procs; /* bitmask indicating on which PEs this closure resides */
 } StgGranHeader;
 
-#else /* !GRAN */
-
-typedef struct {
-  /* empty */
-} StgGranHeader;
-
-#endif /* GRAN */
-
 /* -----------------------------------------------------------------------------
-   The ticky-ticky header
-
-   Comment from old Ticky.h:
-
-   This is used to record if a closure has been updated but not yet
-   entered. It is set when the closure is updated and cleared when
-   subsequently entered.
+   The SMP header
    
-   NB: It is {\em not} an ``entry count'', it is an
-   ``entries-after-update count.''
+   A thunk has a padding word to take the updated value.  This is so
+   that the update doesn't overwrite the payload, so we can avoid
+   needing to lock the thunk during entry and update.
    
-   The commoning up of @CONST@, @CHARLIKE@ and @INTLIKE@ closures is
-   turned off(?) if this is required. This has only been done for 2s
-   collection.  It is done using a nasty hack which defines the
-   @_Evacuate@ and @_Scavenge@ code for @CONST@, @CHARLIKE@ and @INTLIKE@
-   info tables to be @_Evacuate_1@ and @_Scavenge_1_0@.
-   -------------------------------------------------------------------------- */
-
-#ifdef TICKY_TICKY
+   Note: this doesn't apply to THUNK_STATICs, which have no payload.
 
-typedef struct {
-  /* old: W_ updated; */
-} StgTickyHeader;
-
-#else /* !TICKY_TICKY */
+   Note: we leave this padding word in all ways, rather than just SMP,
+   so that we don't have to recompile all our libraries for SMP.
+   -------------------------------------------------------------------------- */
 
 typedef struct {
-       /* empty */
-} StgTickyHeader;
-
-#endif /* TICKY_TICKY */
+    StgWord pad;
+} StgSMPThunkHeader;
 
 /* -----------------------------------------------------------------------------
    The full fixed-size closure header
@@ -110,22 +59,27 @@ typedef struct {
    -------------------------------------------------------------------------- */
 
 typedef struct {
-       const struct _StgInfoTable* info;
+    const struct _StgInfoTable* info;
 #ifdef PROFILING
-       StgProfHeader         prof;
-#endif
-#ifdef PAR
-       StgParHeader          par;
+    StgProfHeader         prof;
 #endif
 #ifdef GRAN
-       StgGranHeader         gran;
-#endif
-#ifdef TICKY_TICKY
-       StgTickyHeader        ticky;
+    StgGranHeader         gran;
 #endif
 } StgHeader;
 
-#define FIXED_HS (sizeof(StgHeader))
+typedef struct {
+    const struct _StgInfoTable* info;
+#ifdef PROFILING
+    StgProfHeader         prof;
+#endif
+#ifdef GRAN
+    StgGranHeader         gran;
+#endif
+    StgSMPThunkHeader     smp;
+} StgThunkHeader;
+
+#define THUNK_EXTRA_HEADER_W (sizeofW(StgThunkHeader)-sizeofW(StgHeader))
 
 /* -----------------------------------------------------------------------------
    Closure Types
@@ -137,51 +91,43 @@ typedef struct {
 
 /* All closures follow the generic format */
 
-typedef struct StgClosure_ {
+struct StgClosure_ {
     StgHeader   header;
-    struct StgClosure_ *payload[0];
-} StgClosure;
-
-/* What a stroke of luck - all our mutable closures follow the same
- * basic layout, with the mutable link field as the second field after
- * the header.  This means the following structure is the supertype of
- * mutable closures.
- */
+    struct StgClosure_ *payload[FLEXIBLE_ARRAY];
+};
 
-typedef struct StgMutClosure_ {
-    StgHeader   header;
-    StgWord     padding;
-    struct StgMutClosure_ *mut_link;
-    struct StgClosure_ *payload[0];
-} StgMutClosure;
+typedef struct {
+    StgThunkHeader  header;
+    struct StgClosure_ *payload[FLEXIBLE_ARRAY];
+} StgThunk;
 
 typedef struct {
-    StgHeader   header;
+    StgThunkHeader   header;
     StgClosure *selectee;
 } StgSelector;
 
 typedef struct {
     StgHeader   header;
-    StgWord     n_args;
-    StgClosure *fun;
-    StgClosure *payload[0];
+    StgHalfWord arity;         /* zero if it is an AP */
+    StgHalfWord n_args;
+    StgClosure *fun;           /* really points to a fun */
+    StgClosure *payload[FLEXIBLE_ARRAY];
 } StgPAP;
 
 typedef struct {
-    StgHeader   header;
-    StgWord     n_args;
-    StgClosure *fun;
-    StgClosure *payload[0];
-} StgAP_UPD;
+    StgThunkHeader   header;
+    StgHalfWord arity;         /* zero if it is an AP */
+    StgHalfWord n_args;
+    StgClosure *fun;           /* really points to a fun */
+    StgClosure *payload[FLEXIBLE_ARRAY];
+} StgAP;
 
 typedef struct {
-    StgHeader   header;
-    StgWord     n_ptrs;
-    StgWord     n_words;
-    StgWord     n_instrs;
-    StgWord     stgexpr;
-    StgClosure *payload[0];
-} StgBCO;
+    StgThunkHeader   header;
+    StgWord     size;                    /* number of words in payload */
+    StgClosure *fun;
+    StgClosure *payload[FLEXIBLE_ARRAY]; /* contains a chunk of *stack* */
+} StgAP_STACK;
 
 typedef struct {
     StgHeader   header;
@@ -189,67 +135,36 @@ typedef struct {
 } StgInd;
 
 typedef struct {
-    StgHeader   header;
-    StgClosure *indirectee;
-    StgMutClosure *mut_link;
-} StgIndOldGen;
-
-typedef struct {
-    StgHeader   header;
-    StgClosure *indirectee;
-    StgClosure *static_link;
-} StgIndStatic;
-
-typedef struct StgCAF_ {
     StgHeader     header;
-    StgClosure    *body;
-    StgMutClosure *mut_link;
-    StgClosure    *value;
-    struct StgCAF_ *link;
-} StgCAF;
+    StgClosure   *indirectee;
+    StgClosure   *static_link;
+    struct _StgInfoTable *saved_info;
+} StgIndStatic;
 
 typedef struct {
     StgHeader  header;
     StgWord    words;
-    StgWord    payload[0];
+    StgWord    payload[FLEXIBLE_ARRAY];
 } StgArrWords;
 
 typedef struct {
     StgHeader   header;
     StgWord     ptrs;
-    StgMutClosure *mut_link;   /* mutable list */
-    StgClosure *payload[0];
+    StgClosure *payload[FLEXIBLE_ARRAY];
 } StgMutArrPtrs;
 
 typedef struct {
     StgHeader   header;
     StgClosure *var;
-    StgMutClosure *mut_link;
 } StgMutVar;
 
-/* 
-   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;
@@ -273,11 +188,6 @@ typedef struct {
   StgHeader  header;
 } StgRetry;
 
-typedef struct _StgForeignObj {
-  StgHeader      header;
-  StgAddr        data;         /* pointer to data in non-haskell-land */
-} StgForeignObj;
-  
 typedef struct _StgStableName {
   StgHeader      header;
   StgWord        sn;
@@ -296,36 +206,221 @@ 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 {
+    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;
-  StgWord        payload[0];
+    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 {
   StgHeader       header;
   struct StgTSO_ *head;
-  StgMutClosure  *mut_link;
   struct StgTSO_ *tail;
   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.
+ *
+ *   - In StgAtomicallyFrame, we could combine the waiting bit into
+ *     the header (maybe a different info tbl for a waiting transaction).
+ *     This means we can specialise the code for the atomically frame
+ *     (it immediately switches on frame->waiting anyway).
+ */
+
+typedef struct StgTVarWaitQueue_ {
+  StgHeader                  header;
+  struct StgTSO_            *waiting_tso;
+  struct StgTVarWaitQueue_  *next_queue_entry;
+  struct StgTVarWaitQueue_  *prev_queue_entry;
+} StgTVarWaitQueue;
+
+typedef struct {
+  StgHeader                  header;
+  StgClosure                *volatile current_value;
+  StgTVarWaitQueue          *volatile first_wait_queue_entry;
+#if defined(SMP)
+  StgInt                     volatile num_updates;
+#endif
+} 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; 
+#if defined(SMP)
+  StgInt                     num_updates;
+#endif
+} TRecEntry;
+
+#define TREC_CHUNK_NUM_ENTRIES 16
+
+typedef struct StgTRecChunk_ {
+  StgHeader                  header;
+  struct StgTRecChunk_      *prev_chunk;
+  StgWord                    next_entry_idx;
+  TRecEntry                  entries[TREC_CHUNK_NUM_ENTRIES];
+} StgTRecChunk;
+
+typedef enum { 
+  TREC_ACTIVE,        /* Transaction in progress, outcome undecided */
+  TREC_CONDEMNED,     /* 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;
+  struct StgTRecHeader_     *enclosing_trec;
+  StgTRecChunk              *current_chunk;
+} StgTRecHeader;
+
+typedef struct {
+    StgHeader   header;
+    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
   of closures that can be found on a blocking queue: StgTSO, StgRBHSave,
   StgBlockedFetch.  (StgRBHSave can only appear at the end of a blocking
   queue).  Logically, this is a union type, but defining another struct
-  with a common layout is easier to handle in the code (same as for
-  StgMutClosures).  
+  with a common layout is easier to handle in the code.  
   Note that in the standard setup only StgTSOs can be on a blocking queue.
   This is one of the main reasons for slightly different code in files
   such as Schedule.c.
@@ -333,37 +428,26 @@ typedef struct {
 typedef struct StgBlockingQueueElement_ {
   StgHeader                         header;
   struct StgBlockingQueueElement_  *link;      /* next elem in BQ */
-  StgMutClosure                    *mut_link;  /* next elem in mutable list */
-  struct StgClosure_               *payload[0];/* contents of the closure */
+  struct StgClosure_               *payload[FLEXIBLE_ARRAY];/* contents of the closure */
 } StgBlockingQueueElement;
 
 /* only difference to std code is type of the elem in the BQ */
 typedef struct StgBlockingQueue_ {
   StgHeader                 header;
   struct StgBlockingQueueElement_ *blocking_queue; /* start of the BQ */
-  StgMutClosure            *mut_link;              /* next elem in mutable list */
 } StgBlockingQueue;
 
 /* this closure is hanging at the end of a blocking queue in (see RBH.c) */
 typedef struct StgRBHSave_ {
   StgHeader    header;
-  StgClosure  *payload[0];     /* 2 words ripped out of the guts of the */
+  StgClosure  *payload[FLEXIBLE_ARRAY];     /* 2 words ripped out of the guts of the */
 } StgRBHSave;                  /*  closure holding the blocking queue */
  
 typedef struct StgRBH_ {
   StgHeader                         header;
   struct StgBlockingQueueElement_  *blocking_queue; /* start of the BQ */
-  StgMutClosure                    *mut_link;       /* next elem in mutable list */
 } StgRBH;
 
-#else
-
-typedef struct StgBlockingQueue_ {
-  StgHeader          header;
-  struct StgTSO_    *blocking_queue;
-  StgMutClosure     *mut_link;
-} StgBlockingQueue;
-
 #endif
 
 #if defined(PAR)
@@ -371,14 +455,12 @@ typedef struct StgBlockingQueue_ {
 typedef struct StgFetchMe_ {
   StgHeader              header;
   globalAddr            *ga;        /* ptr to unique id for a closure */
-  StgMutClosure         *mut_link;  /* next elem in mutable list */
 } StgFetchMe;
 
 /* same contents as an ordinary StgBlockingQueue */
 typedef struct StgFetchMeBlockingQueue_ {
   StgHeader                          header;
   struct StgBlockingQueueElement_   *blocking_queue; /* start of the BQ */
-  StgMutClosure                     *mut_link;       /* next elem in mutable list */
 } StgFetchMeBlockingQueue;
 
 /* This is an entry in a blocking queue. It indicates a fetch request from a 
@@ -390,7 +472,6 @@ typedef struct StgFetchMeBlockingQueue_ {
 typedef struct StgBlockedFetch_ {
   StgHeader                         header;
   struct StgBlockingQueueElement_  *link;     /* next elem in the BQ */
-  StgMutClosure                    *mut_link; /* next elem in mutable list */
   StgClosure                       *node;     /* node to fetch */
   globalAddr                        ga;       /* where to send the result to */
 } StgBlockedFetch;                            /* NB: not just a ptr to a GA */