source: libcfa/src/heap.cfa @ 1076d05

arm-ehjacob/cs343-translationnew-astnew-ast-unique-expr
Last change on this file since 1076d05 was 1076d05, checked in by Peter A. Buhr <pabuhr@…>, 18 months ago

small code clean ups after complete code walk through

  • Property mode set to 100644
File size: 49.1 KB
Line 
1//
2// Cforall Version 1.0.0 Copyright (C) 2017 University of Waterloo
3//
4// The contents of this file are covered under the licence agreement in the
5// file "LICENCE" distributed with Cforall.
6//
7// heap.c --
8//
9// Author           : Peter A. Buhr
10// Created On       : Tue Dec 19 21:58:35 2017
11// Last Modified By : Peter A. Buhr
12// Last Modified On : Wed May  6 17:29:26 2020
13// Update Count     : 727
14//
15
16#include <unistd.h>                                                                             // sbrk, sysconf
17#include <stdbool.h>                                                                    // true, false
18#include <stdio.h>                                                                              // snprintf, fileno
19#include <errno.h>                                                                              // errno
20#include <string.h>                                                                             // memset, memcpy
21#include <limits.h>                                                                             // ULONG_MAX
22extern "C" {
23#include <sys/mman.h>                                                                   // mmap, munmap
24} // extern "C"
25
26#include "bits/align.hfa"                                                               // libPow2
27#include "bits/defs.hfa"                                                                // likely, unlikely
28#include "bits/locks.hfa"                                                               // __spinlock_t
29#include "startup.hfa"                                                                  // STARTUP_PRIORITY_MEMORY
30//#include "stdlib.hfa"                                                                 // bsearchl
31#include "malloc.h"
32#include "bitmanip.hfa"                                                                 // ceiling
33
34#define MIN(x, y) (y > x ? x : y)
35
36static bool traceHeap = false;
37
38inline bool traceHeap() { return traceHeap; }
39
40bool traceHeapOn() {
41        bool temp = traceHeap;
42        traceHeap = true;
43        return temp;
44} // traceHeapOn
45
46bool traceHeapOff() {
47        bool temp = traceHeap;
48        traceHeap = false;
49        return temp;
50} // traceHeapOff
51
52bool traceHeapTerm() { return false; }
53
54
55static bool prtFree = false;
56
57inline bool prtFree() {
58        return prtFree;
59} // prtFree
60
61bool prtFreeOn() {
62        bool temp = prtFree;
63        prtFree = true;
64        return temp;
65} // prtFreeOn
66
67bool prtFreeOff() {
68        bool temp = prtFree;
69        prtFree = false;
70        return temp;
71} // prtFreeOff
72
73
74enum {
75        // Define the default extension heap amount in units of bytes. When the uC++ supplied heap reaches the brk address,
76        // the brk address is extended by the extension amount.
77        __CFA_DEFAULT_HEAP_EXPANSION__ = (1 * 1024 * 1024),
78
79        // Define the mmap crossover point during allocation. Allocations less than this amount are allocated from buckets;
80        // values greater than or equal to this value are mmap from the operating system.
81        __CFA_DEFAULT_MMAP_START__ = (512 * 1024 + 1),
82};
83
84size_t default_heap_expansion() __attribute__(( weak )) {
85        return __CFA_DEFAULT_HEAP_EXPANSION__;
86} // default_heap_expansion
87
88size_t default_mmap_start() __attribute__(( weak )) {
89        return __CFA_DEFAULT_MMAP_START__;
90} // default_mmap_start
91
92
93#ifdef __CFA_DEBUG__
94static unsigned int allocFree;                                                  // running total of allocations minus frees
95
96static void prtUnfreed() {
97        if ( allocFree != 0 ) {
98                // DO NOT USE STREAMS AS THEY MAY BE UNAVAILABLE AT THIS POINT.
99                char helpText[512];
100                int len = snprintf( helpText, sizeof(helpText), "CFA warning (UNIX pid:%ld) : program terminating with %u(0x%x) bytes of storage allocated but not freed.\n"
101                                                        "Possible cause is unfreed storage allocated by the program or system/library routines called from the program.\n",
102                                                        (long int)getpid(), allocFree, allocFree ); // always print the UNIX pid
103                __cfaabi_bits_write( STDERR_FILENO, helpText, len ); // print debug/nodebug
104        } // if
105} // prtUnfreed
106
107extern "C" {
108        void heapAppStart() {                                                           // called by __cfaabi_appready_startup
109                allocFree = 0;
110        } // heapAppStart
111
112        void heapAppStop() {                                                            // called by __cfaabi_appready_startdown
113                fclose( stdin ); fclose( stdout );
114                prtUnfreed();
115        } // heapAppStop
116} // extern "C"
117#endif // __CFA_DEBUG__
118
119
120// statically allocated variables => zero filled.
121static size_t pageSize;                                                                 // architecture pagesize
122static size_t heapExpand;                                                               // sbrk advance
123static size_t mmapStart;                                                                // cross over point for mmap
124static unsigned int maxBucketsUsed;                                             // maximum number of buckets in use
125
126
127#define SPINLOCK 0
128#define LOCKFREE 1
129#define BUCKETLOCK SPINLOCK
130#if BUCKETLOCK == LOCKFREE
131#include <uStackLF.h>
132#endif // LOCKFREE
133
134// Recursive definitions: HeapManager needs size of bucket array and bucket area needs sizeof HeapManager storage.
135// Break recusion by hardcoding number of buckets and statically checking number is correct after bucket array defined.
136enum { NoBucketSizes = 91 };                                                    // number of buckets sizes
137
138struct HeapManager {
139//      struct FreeHeader;                                                                      // forward declaration
140
141        struct Storage {
142                struct Header {                                                                 // header
143                        union Kind {
144                                struct RealHeader {
145                                        union {
146                                                struct {                                                // 4-byte word => 8-byte header, 8-byte word => 16-byte header
147                                                        #if __BYTE_ORDER__ == __ORDER_BIG_ENDIAN__ && __SIZEOF_POINTER__ == 4
148                                                        uint32_t padding;                       // unused, force home/blocksize to overlay alignment in fake header
149                                                        #endif // __BYTE_ORDER__ == __ORDER_BIG_ENDIAN__ && __SIZEOF_POINTER__ == 4
150
151                                                        union {
152//                                                              FreeHeader * home;              // allocated block points back to home locations (must overlay alignment)
153                                                                // 2nd low-order bit => zero filled
154                                                                void * home;                    // allocated block points back to home locations (must overlay alignment)
155                                                                size_t blockSize;               // size for munmap (must overlay alignment)
156                                                                #if BUCKLOCK == SPINLOCK
157                                                                Storage * next;                 // freed block points next freed block of same size
158                                                                #endif // SPINLOCK
159                                                        };
160
161                                                        #if __BYTE_ORDER__ == __ORDER_LITTLE_ENDIAN__ && __SIZEOF_POINTER__ == 4
162                                                        uint32_t padding;                       // unused, force home/blocksize to overlay alignment in fake header
163                                                        #endif // __BYTE_ORDER__ == __ORDER_LITTLE_ENDIAN__ && __SIZEOF_POINTER__ == 4
164                                                };
165                                                // future code
166                                                #if BUCKLOCK == LOCKFREE
167                                                Stack<Storage>::Link next;              // freed block points next freed block of same size (double-wide)
168                                                #endif // LOCKFREE
169                                        };
170                                } real; // RealHeader
171                                struct FakeHeader {
172                                        #if __BYTE_ORDER__ == __ORDER_LITTLE_ENDIAN__
173                                        // 1st low-order bit => fake header & alignment
174                                        uint32_t alignment;
175                                        #endif // __ORDER_LITTLE_ENDIAN__
176
177                                        uint32_t offset;
178
179                                        #if __BYTE_ORDER__ == __ORDER_BIG_ENDIAN__
180                                        uint32_t alignment;                                     // low-order bits of home/blockSize used for tricks
181                                        #endif // __ORDER_BIG_ENDIAN__
182                                } fake; // FakeHeader
183                        } kind; // Kind
184                        size_t size;                                                            // allocation size in bytes
185                } header; // Header
186                char pad[libAlign() - sizeof( Header )];
187                char data[0];                                                                   // storage
188        }; // Storage
189
190        static_assert( libAlign() >= sizeof( Storage ), "libAlign() < sizeof( Storage )" );
191
192        struct FreeHeader {
193                #if BUCKLOCK == SPINLOCK
194                __spinlock_t lock;                                                              // must be first field for alignment
195                Storage * freeList;
196                #elif BUCKLOCK == LOCKFREE
197                // future code
198                StackLF<Storage> freeList;
199                #else
200                        #error undefined lock type for bucket lock
201                #endif // SPINLOCK
202                size_t blockSize;                                                               // size of allocations on this list
203        }; // FreeHeader
204
205        // must be first fields for alignment
206        __spinlock_t extlock;                                                           // protects allocation-buffer extension
207        FreeHeader freeLists[NoBucketSizes];                            // buckets for different allocation sizes
208
209        void * heapBegin;                                                                       // start of heap
210        void * heapEnd;                                                                         // logical end of heap
211        size_t heapRemaining;                                                           // amount of storage not allocated in the current chunk
212}; // HeapManager
213
214static inline size_t getKey( const HeapManager.FreeHeader & freeheader ) { return freeheader.blockSize; }
215
216
217#define FASTLOOKUP
218#define __STATISTICS__
219
220// Bucket size must be multiple of 16.
221// Powers of 2 are common allocation sizes, so make powers of 2 generate the minimum required size.
222static const unsigned int bucketSizes[] @= {                    // different bucket sizes
223        16, 32, 48, 64 + sizeof(HeapManager.Storage), // 4
224        96, 112, 128 + sizeof(HeapManager.Storage), // 3
225        160, 192, 224, 256 + sizeof(HeapManager.Storage), // 4
226        320, 384, 448, 512 + sizeof(HeapManager.Storage), // 4
227        640, 768, 896, 1_024 + sizeof(HeapManager.Storage), // 4
228        1_536, 2_048 + sizeof(HeapManager.Storage), // 2
229        2_560, 3_072, 3_584, 4_096 + sizeof(HeapManager.Storage), // 4
230        6_144, 8_192 + sizeof(HeapManager.Storage), // 2
231        9_216, 10_240, 11_264, 12_288, 13_312, 14_336, 15_360, 16_384 + sizeof(HeapManager.Storage), // 8
232        18_432, 20_480, 22_528, 24_576, 26_624, 28_672, 30_720, 32_768 + sizeof(HeapManager.Storage), // 8
233        36_864, 40_960, 45_056, 49_152, 53_248, 57_344, 61_440, 65_536 + sizeof(HeapManager.Storage), // 8
234        73_728, 81_920, 90_112, 98_304, 106_496, 114_688, 122_880, 131_072 + sizeof(HeapManager.Storage), // 8
235        147_456, 163_840, 180_224, 196_608, 212_992, 229_376, 245_760, 262_144 + sizeof(HeapManager.Storage), // 8
236        294_912, 327_680, 360_448, 393_216, 425_984, 458_752, 491_520, 524_288 + sizeof(HeapManager.Storage), // 8
237        655_360, 786_432, 917_504, 1_048_576 + sizeof(HeapManager.Storage), // 4
238        1_179_648, 1_310_720, 1_441_792, 1_572_864, 1_703_936, 1_835_008, 1_966_080, 2_097_152 + sizeof(HeapManager.Storage), // 8
239        2_621_440, 3_145_728, 3_670_016, 4_194_304 + sizeof(HeapManager.Storage), // 4
240};
241
242static_assert( NoBucketSizes == sizeof(bucketSizes) / sizeof(bucketSizes[0]), "size of bucket array wrong" );
243
244#ifdef FASTLOOKUP
245enum { LookupSizes = 65_536 + sizeof(HeapManager.Storage) }; // number of fast lookup sizes
246static unsigned char lookup[LookupSizes];                               // O(1) lookup for small sizes
247#endif // FASTLOOKUP
248
249static int mmapFd = -1;                                                                 // fake or actual fd for anonymous file
250#ifdef __CFA_DEBUG__
251static bool heapBoot = 0;                                                               // detect recursion during boot
252#endif // __CFA_DEBUG__
253static HeapManager heapManager __attribute__(( aligned (128) )) @= {}; // size of cache line to prevent false sharing
254
255
256#ifdef __STATISTICS__
257// Heap statistics counters.
258static unsigned long long int mmap_storage;
259static unsigned int mmap_calls;
260static unsigned long long int munmap_storage;
261static unsigned int munmap_calls;
262static unsigned long long int sbrk_storage;
263static unsigned int sbrk_calls;
264static unsigned long long int malloc_storage;
265static unsigned int malloc_calls;
266static unsigned long long int free_storage;
267static unsigned int free_calls;
268static unsigned long long int aalloc_storage;
269static unsigned int aalloc_calls;
270static unsigned long long int calloc_storage;
271static unsigned int calloc_calls;
272static unsigned long long int memalign_storage;
273static unsigned int memalign_calls;
274static unsigned long long int amemalign_storage;
275static unsigned int amemalign_calls;
276static unsigned long long int cmemalign_storage;
277static unsigned int cmemalign_calls;
278static unsigned long long int resize_storage;
279static unsigned int resize_calls;
280static unsigned long long int realloc_storage;
281static unsigned int realloc_calls;
282// Statistics file descriptor (changed by malloc_stats_fd).
283static int statfd = STDERR_FILENO;                                              // default stderr
284
285// Use "write" because streams may be shutdown when calls are made.
286static void printStats() {
287        char helpText[1024];
288        __cfaabi_bits_print_buffer( STDERR_FILENO, helpText, sizeof(helpText),
289                                                                        "\nHeap statistics:\n"
290                                                                        "  malloc: calls %u / storage %llu\n"
291                                                                        "  aalloc: calls %u / storage %llu\n"
292                                                                        "  calloc: calls %u / storage %llu\n"
293                                                                        "  memalign: calls %u / storage %llu\n"
294                                                                        "  amemalign: calls %u / storage %llu\n"
295                                                                        "  cmemalign: calls %u / storage %llu\n"
296                                                                        "  resize: calls %u / storage %llu\n"
297                                                                        "  realloc: calls %u / storage %llu\n"
298                                                                        "  free: calls %u / storage %llu\n"
299                                                                        "  mmap: calls %u / storage %llu\n"
300                                                                        "  munmap: calls %u / storage %llu\n"
301                                                                        "  sbrk: calls %u / storage %llu\n",
302                                                                        malloc_calls, malloc_storage,
303                                                                        aalloc_calls, calloc_storage,
304                                                                        calloc_calls, calloc_storage,
305                                                                        memalign_calls, memalign_storage,
306                                                                        amemalign_calls, amemalign_storage,
307                                                                        cmemalign_calls, cmemalign_storage,
308                                                                        resize_calls, resize_storage,
309                                                                        realloc_calls, realloc_storage,
310                                                                        free_calls, free_storage,
311                                                                        mmap_calls, mmap_storage,
312                                                                        munmap_calls, munmap_storage,
313                                                                        sbrk_calls, sbrk_storage
314                );
315} // printStats
316
317static int printStatsXML( FILE * stream ) {                             // see malloc_info
318        char helpText[1024];
319        int len = snprintf( helpText, sizeof(helpText),
320                                                "<malloc version=\"1\">\n"
321                                                "<heap nr=\"0\">\n"
322                                                "<sizes>\n"
323                                                "</sizes>\n"
324                                                "<total type=\"malloc\" count=\"%u\" size=\"%llu\"/>\n"
325                                                "<total type=\"aalloc\" count=\"%u\" size=\"%llu\"/>\n"
326                                                "<total type=\"calloc\" count=\"%u\" size=\"%llu\"/>\n"
327                                                "<total type=\"memalign\" count=\"%u\" size=\"%llu\"/>\n"
328                                                "<total type=\"amemalign\" count=\"%u\" size=\"%llu\"/>\n"
329                                                "<total type=\"cmemalign\" count=\"%u\" size=\"%llu\"/>\n"
330                                                "<total type=\"resize\" count=\"%u\" size=\"%llu\"/>\n"
331                                                "<total type=\"realloc\" count=\"%u\" size=\"%llu\"/>\n"
332                                                "<total type=\"free\" count=\"%u\" size=\"%llu\"/>\n"
333                                                "<total type=\"mmap\" count=\"%u\" size=\"%llu\"/>\n"
334                                                "<total type=\"munmap\" count=\"%u\" size=\"%llu\"/>\n"
335                                                "<total type=\"sbrk\" count=\"%u\" size=\"%llu\"/>\n"
336                                                "</malloc>",
337                                                malloc_calls, malloc_storage,
338                                                aalloc_calls, aalloc_storage,
339                                                calloc_calls, calloc_storage,
340                                                memalign_calls, memalign_storage,
341                                                amemalign_calls, amemalign_storage,
342                                                cmemalign_calls, cmemalign_storage,
343                                                resize_calls, resize_storage,
344                                                realloc_calls, realloc_storage,
345                                                free_calls, free_storage,
346                                                mmap_calls, mmap_storage,
347                                                munmap_calls, munmap_storage,
348                                                sbrk_calls, sbrk_storage
349                );
350        __cfaabi_bits_write( fileno( stream ), helpText, len ); // ensures all bytes written or exit
351        return len;
352} // printStatsXML
353#endif // __STATISTICS__
354
355
356// static inline void noMemory() {
357//      abort( "Heap memory exhausted at %zu bytes.\n"
358//                 "Possible cause is very large memory allocation and/or large amount of unfreed storage allocated by the program or system/library routines.",
359//                 ((char *)(sbrk( 0 )) - (char *)(heapManager.heapBegin)) );
360// } // noMemory
361
362
363// thunk problem
364size_t Bsearchl( unsigned int key, const unsigned int * vals, size_t dim ) {
365        size_t l = 0, m, h = dim;
366        while ( l < h ) {
367                m = (l + h) / 2;
368                if ( (unsigned int &)(vals[m]) < key ) {                // cast away const
369                        l = m + 1;
370                } else {
371                        h = m;
372                } // if
373        } // while
374        return l;
375} // Bsearchl
376
377
378static inline bool setMmapStart( size_t value ) {               // true => mmapped, false => sbrk
379  if ( value < pageSize || bucketSizes[NoBucketSizes - 1] < value ) return false;
380        mmapStart = value;                                                                      // set global
381
382        // find the closest bucket size less than or equal to the mmapStart size
383        maxBucketsUsed = Bsearchl( (unsigned int)mmapStart, bucketSizes, NoBucketSizes ); // binary search
384        assert( maxBucketsUsed < NoBucketSizes );                       // subscript failure ?
385        assert( mmapStart <= bucketSizes[maxBucketsUsed] ); // search failure ?
386        return true;
387} // setMmapStart
388
389
390// <-------+----------------------------------------------------> bsize (bucket size)
391// |header |addr
392//==================================================================================
393//                   align/offset |
394// <-----------------<------------+-----------------------------> bsize (bucket size)
395//                   |fake-header | addr
396#define headerAddr( addr ) ((HeapManager.Storage.Header *)( (char *)addr - sizeof(HeapManager.Storage) ))
397#define realHeader( header ) ((HeapManager.Storage.Header *)((char *)header - header->kind.fake.offset))
398
399// <-------<<--------------------- dsize ---------------------->> bsize (bucket size)
400// |header |addr
401//==================================================================================
402//                   align/offset |
403// <------------------------------<<---------- dsize --------->>> bsize (bucket size)
404//                   |fake-header |addr
405#define dataStorage( bsize, addr, header ) (bsize - ( (char *)addr - (char *)header ))
406
407
408static inline void checkAlign( size_t alignment ) {
409        if ( alignment < libAlign() || ! libPow2( alignment ) ) {
410                abort( "Alignment %zu for memory allocation is less than %d and/or not a power of 2.", alignment, libAlign() );
411        } // if
412} // checkAlign
413
414
415static inline void checkHeader( bool check, const char name[], void * addr ) {
416        if ( unlikely( check ) ) {                                                      // bad address ?
417                abort( "Attempt to %s storage %p with address outside the heap.\n"
418                           "Possible cause is duplicate free on same block or overwriting of memory.",
419                           name, addr );
420        } // if
421} // checkHeader
422
423
424static inline void fakeHeader( HeapManager.Storage.Header *& header, size_t & alignment ) {
425        if ( unlikely( (header->kind.fake.alignment & 1) == 1 ) ) { // fake header ?
426                alignment = header->kind.fake.alignment & -2;   // remove flag from value
427                #ifdef __CFA_DEBUG__
428                checkAlign( alignment );                                                // check alignment
429                #endif // __CFA_DEBUG__
430                header = realHeader( header );                                  // backup from fake to real header
431        } // if
432} // fakeHeader
433
434
435static inline bool headers( const char name[] __attribute__(( unused )), void * addr, HeapManager.Storage.Header *& header, HeapManager.FreeHeader *& freeElem, size_t & size, size_t & alignment ) with ( heapManager ) {
436        header = headerAddr( addr );
437
438        if ( unlikely( heapEnd < addr ) ) {                                     // mmapped ?
439                fakeHeader( header, alignment );
440                size = header->kind.real.blockSize & -3;                // mmap size
441                return true;
442        } // if
443
444        #ifdef __CFA_DEBUG__
445        checkHeader( addr < heapBegin, name, addr );            // bad low address ?
446        #endif // __CFA_DEBUG__
447
448        // header may be safe to dereference
449        fakeHeader( header, alignment );
450        #ifdef __CFA_DEBUG__
451        checkHeader( header < (HeapManager.Storage.Header *)heapBegin || (HeapManager.Storage.Header *)heapEnd < header, name, addr ); // bad address ? (offset could be + or -)
452        #endif // __CFA_DEBUG__
453
454        freeElem = (HeapManager.FreeHeader *)((size_t)header->kind.real.home & -3);
455        #ifdef __CFA_DEBUG__
456        if ( freeElem < &freeLists[0] || &freeLists[NoBucketSizes] <= freeElem ) {
457                abort( "Attempt to %s storage %p with corrupted header.\n"
458                           "Possible cause is duplicate free on same block or overwriting of header information.",
459                           name, addr );
460        } // if
461        #endif // __CFA_DEBUG__
462        size = freeElem->blockSize;
463        return false;
464} // headers
465
466
467static inline void * extend( size_t size ) with ( heapManager ) {
468        lock( extlock __cfaabi_dbg_ctx2 );
469        ptrdiff_t rem = heapRemaining - size;
470        if ( rem < 0 ) {
471                // If the size requested is bigger than the current remaining storage, increase the size of the heap.
472
473                size_t increase = libCeiling( size > heapExpand ? size : heapExpand, libAlign() );
474                if ( sbrk( increase ) == (void *)-1 ) {
475                        unlock( extlock );
476                        errno = ENOMEM;
477                        return 0p;
478                } // if
479                #ifdef __STATISTICS__
480                sbrk_calls += 1;
481                sbrk_storage += increase;
482                #endif // __STATISTICS__
483                #ifdef __CFA_DEBUG__
484                // Set new memory to garbage so subsequent uninitialized usages might fail.
485                memset( (char *)heapEnd + heapRemaining, '\377', increase );
486                #endif // __CFA_DEBUG__
487                rem = heapRemaining + increase - size;
488        } // if
489
490        HeapManager.Storage * block = (HeapManager.Storage *)heapEnd;
491        heapRemaining = rem;
492        heapEnd = (char *)heapEnd + size;
493        unlock( extlock );
494        return block;
495} // extend
496
497
498static inline void * doMalloc( size_t size ) with ( heapManager ) {
499        HeapManager.Storage * block;                                            // pointer to new block of storage
500
501        // Look up size in the size list.  Make sure the user request includes space for the header that must be allocated
502        // along with the block and is a multiple of the alignment size.
503
504  if ( unlikely( size > ULONG_MAX - sizeof(HeapManager.Storage) ) ) return 0p;
505        size_t tsize = size + sizeof(HeapManager.Storage);
506        if ( likely( tsize < mmapStart ) ) {                            // small size => sbrk
507                size_t posn;
508                #ifdef FASTLOOKUP
509                if ( tsize < LookupSizes ) posn = lookup[tsize];
510                else
511                #endif // FASTLOOKUP
512                        posn = Bsearchl( (unsigned int)tsize, bucketSizes, (size_t)maxBucketsUsed );
513                HeapManager.FreeHeader * freeElem = &freeLists[posn];
514                // #ifdef FASTLOOKUP
515                // if ( tsize < LookupSizes )
516                //      freeElem = &freeLists[lookup[tsize]];
517                // else
518                // #endif // FASTLOOKUP
519                //      freeElem = bsearchl( tsize, freeLists, (size_t)maxBucketsUsed ); // binary search
520                // HeapManager.FreeHeader * freeElem =
521                //      #ifdef FASTLOOKUP
522                //      tsize < LookupSizes ? &freeLists[lookup[tsize]] :
523                //      #endif // FASTLOOKUP
524                //      bsearchl( tsize, freeLists, (size_t)maxBucketsUsed ); // binary search
525                assert( freeElem <= &freeLists[maxBucketsUsed] ); // subscripting error ?
526                assert( tsize <= freeElem->blockSize );                 // search failure ?
527                tsize = freeElem->blockSize;                                    // total space needed for request
528
529                // Spin until the lock is acquired for this particular size of block.
530
531                #if defined( SPINLOCK )
532                lock( freeElem->lock __cfaabi_dbg_ctx2 );
533                block = freeElem->freeList;                                             // remove node from stack
534                #else
535                block = freeElem->freeList.pop();
536                #endif // SPINLOCK
537                if ( unlikely( block == 0p ) ) {                                // no free block ?
538                        #if defined( SPINLOCK )
539                        unlock( freeElem->lock );
540                        #endif // SPINLOCK
541
542                        // Freelist for that size was empty, so carve it out of the heap if there's enough left, or get some more
543                        // and then carve it off.
544
545                        block = (HeapManager.Storage *)extend( tsize ); // mutual exclusion on call
546  if ( unlikely( block == 0p ) ) return 0p;
547                #if defined( SPINLOCK )
548                } else {
549                        freeElem->freeList = block->header.kind.real.next;
550                        unlock( freeElem->lock );
551                #endif // SPINLOCK
552                } // if
553
554                block->header.kind.real.home = freeElem;                // pointer back to free list of apropriate size
555        } else {                                                                                        // large size => mmap
556  if ( unlikely( size > ULONG_MAX - pageSize ) ) return 0p;
557                tsize = libCeiling( tsize, pageSize );                  // must be multiple of page size
558                #ifdef __STATISTICS__
559                __atomic_add_fetch( &mmap_calls, 1, __ATOMIC_SEQ_CST );
560                __atomic_add_fetch( &mmap_storage, tsize, __ATOMIC_SEQ_CST );
561                #endif // __STATISTICS__
562                block = (HeapManager.Storage *)mmap( 0, tsize, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_PRIVATE | MAP_ANONYMOUS, mmapFd, 0 );
563                if ( block == (HeapManager.Storage *)MAP_FAILED ) {
564                        // Do not call strerror( errno ) as it may call malloc.
565                        abort( "(HeapManager &)0x%p.doMalloc() : internal error, mmap failure, size:%zu error:%d.", &heapManager, tsize, errno );
566                } // if
567                #ifdef __CFA_DEBUG__
568                // Set new memory to garbage so subsequent uninitialized usages might fail.
569                memset( block, '\377', tsize );
570                #endif // __CFA_DEBUG__
571                block->header.kind.real.blockSize = tsize;              // storage size for munmap
572        } // if
573
574        block->header.size = size;                                                      // store allocation size
575        void * addr = &(block->data);                                           // adjust off header to user bytes
576
577        #ifdef __CFA_DEBUG__
578        assert( ((uintptr_t)addr & (libAlign() - 1)) == 0 ); // minimum alignment ?
579        __atomic_add_fetch( &allocFree, tsize, __ATOMIC_SEQ_CST );
580        if ( traceHeap() ) {
581                enum { BufferSize = 64 };
582                char helpText[BufferSize];
583                int len = snprintf( helpText, BufferSize, "%p = Malloc( %zu ) (allocated %zu)\n", addr, size, tsize );
584                // int len = snprintf( helpText, BufferSize, "Malloc %p %zu\n", addr, size );
585                __cfaabi_bits_write( STDERR_FILENO, helpText, len ); // print debug/nodebug
586        } // if
587        #endif // __CFA_DEBUG__
588
589        return addr;
590} // doMalloc
591
592
593static inline void doFree( void * addr ) with ( heapManager ) {
594        #ifdef __CFA_DEBUG__
595        if ( unlikely( heapManager.heapBegin == 0p ) ) {
596                abort( "doFree( %p ) : internal error, called before heap is initialized.", addr );
597        } // if
598        #endif // __CFA_DEBUG__
599
600        HeapManager.Storage.Header * header;
601        HeapManager.FreeHeader * freeElem;
602        size_t size, alignment;                                                         // not used (see realloc)
603
604        if ( headers( "free", addr, header, freeElem, size, alignment ) ) { // mmapped ?
605                #ifdef __STATISTICS__
606                __atomic_add_fetch( &munmap_calls, 1, __ATOMIC_SEQ_CST );
607                __atomic_add_fetch( &munmap_storage, size, __ATOMIC_SEQ_CST );
608                #endif // __STATISTICS__
609                if ( munmap( header, size ) == -1 ) {
610                        #ifdef __CFA_DEBUG__
611                        abort( "Attempt to deallocate storage %p not allocated or with corrupt header.\n"
612                                   "Possible cause is invalid pointer.",
613                                   addr );
614                        #endif // __CFA_DEBUG__
615                } // if
616        } else {
617                #ifdef __CFA_DEBUG__
618                // Set free memory to garbage so subsequent usages might fail.
619                memset( ((HeapManager.Storage *)header)->data, '\377', freeElem->blockSize - sizeof( HeapManager.Storage ) );
620                #endif // __CFA_DEBUG__
621
622                #ifdef __STATISTICS__
623                free_storage += size;
624                #endif // __STATISTICS__
625                #if defined( SPINLOCK )
626                lock( freeElem->lock __cfaabi_dbg_ctx2 );               // acquire spin lock
627                header->kind.real.next = freeElem->freeList;    // push on stack
628                freeElem->freeList = (HeapManager.Storage *)header;
629                unlock( freeElem->lock );                                               // release spin lock
630                #else
631                freeElem->freeList.push( *(HeapManager.Storage *)header );
632                #endif // SPINLOCK
633        } // if
634
635        #ifdef __CFA_DEBUG__
636        __atomic_add_fetch( &allocFree, -size, __ATOMIC_SEQ_CST );
637        if ( traceHeap() ) {
638                enum { BufferSize = 64 };
639                char helpText[BufferSize];
640                int len = snprintf( helpText, sizeof(helpText), "Free( %p ) size:%zu\n", addr, size );
641                __cfaabi_bits_write( STDERR_FILENO, helpText, len ); // print debug/nodebug
642        } // if
643        #endif // __CFA_DEBUG__
644} // doFree
645
646
647size_t prtFree( HeapManager & manager ) with ( manager ) {
648        size_t total = 0;
649        #ifdef __STATISTICS__
650        __cfaabi_bits_acquire();
651        __cfaabi_bits_print_nolock( STDERR_FILENO, "\nBin lists (bin size : free blocks on list)\n" );
652        #endif // __STATISTICS__
653        for ( unsigned int i = 0; i < maxBucketsUsed; i += 1 ) {
654                size_t size = freeLists[i].blockSize;
655                #ifdef __STATISTICS__
656                unsigned int N = 0;
657                #endif // __STATISTICS__
658
659                #if defined( SPINLOCK )
660                for ( HeapManager.Storage * p = freeLists[i].freeList; p != 0p; p = p->header.kind.real.next ) {
661                #else
662                for ( HeapManager.Storage * p = freeLists[i].freeList.top(); p != 0p; p = p->header.kind.real.next.top ) {
663                #endif // SPINLOCK
664                        total += size;
665                        #ifdef __STATISTICS__
666                        N += 1;
667                        #endif // __STATISTICS__
668                } // for
669
670                #ifdef __STATISTICS__
671                __cfaabi_bits_print_nolock( STDERR_FILENO, "%7zu, %-7u  ", size, N );
672                if ( (i + 1) % 8 == 0 ) __cfaabi_bits_print_nolock( STDERR_FILENO, "\n" );
673                #endif // __STATISTICS__
674        } // for
675        #ifdef __STATISTICS__
676        __cfaabi_bits_print_nolock( STDERR_FILENO, "\ntotal free blocks:%zu\n", total );
677        __cfaabi_bits_release();
678        #endif // __STATISTICS__
679        return (char *)heapEnd - (char *)heapBegin - total;
680} // prtFree
681
682
683static void ?{}( HeapManager & manager ) with ( manager ) {
684        pageSize = sysconf( _SC_PAGESIZE );
685
686        for ( unsigned int i = 0; i < NoBucketSizes; i += 1 ) { // initialize the free lists
687                freeLists[i].blockSize = bucketSizes[i];
688        } // for
689
690        #ifdef FASTLOOKUP
691        unsigned int idx = 0;
692        for ( unsigned int i = 0; i < LookupSizes; i += 1 ) {
693                if ( i > bucketSizes[idx] ) idx += 1;
694                lookup[i] = idx;
695        } // for
696        #endif // FASTLOOKUP
697
698        if ( ! setMmapStart( default_mmap_start() ) ) {
699                abort( "HeapManager : internal error, mmap start initialization failure." );
700        } // if
701        heapExpand = default_heap_expansion();
702
703        char * end = (char *)sbrk( 0 );
704        heapBegin = heapEnd = sbrk( (char *)libCeiling( (long unsigned int)end, libAlign() ) - end ); // move start of heap to multiple of alignment
705} // HeapManager
706
707
708static void ^?{}( HeapManager & ) {
709        #ifdef __STATISTICS__
710        if ( traceHeapTerm() ) {
711                printStats();
712                // if ( prtfree() ) prtFree( heapManager, true );
713        } // if
714        #endif // __STATISTICS__
715} // ~HeapManager
716
717
718static void memory_startup( void ) __attribute__(( constructor( STARTUP_PRIORITY_MEMORY ) ));
719void memory_startup( void ) {
720        #ifdef __CFA_DEBUG__
721        if ( unlikely( heapBoot ) ) {                                           // check for recursion during system boot
722                // DO NOT USE STREAMS AS THEY MAY BE UNAVAILABLE AT THIS POINT.
723                abort( "boot() : internal error, recursively invoked during system boot." );
724        } // if
725        heapBoot = true;
726        #endif // __CFA_DEBUG__
727
728        //assert( heapManager.heapBegin != 0 );
729        //heapManager{};
730        if ( heapManager.heapBegin == 0p ) heapManager{};       // sanity check
731} // memory_startup
732
733static void memory_shutdown( void ) __attribute__(( destructor( STARTUP_PRIORITY_MEMORY ) ));
734void memory_shutdown( void ) {
735        ^heapManager{};
736} // memory_shutdown
737
738
739static inline void * mallocNoStats( size_t size ) {             // necessary for malloc statistics
740        //assert( heapManager.heapBegin != 0 );
741        if ( unlikely( heapManager.heapBegin == 0p ) ) heapManager{}; // called before memory_startup ?
742#if __SIZEOF_POINTER__ == 8
743        verify( size < ((typeof(size_t))1 << 48) );
744#endif // __SIZEOF_POINTER__ == 8
745        void * addr = doMalloc( size );
746        if ( unlikely( addr == 0p ) ) errno = ENOMEM;           // POSIX
747        return addr;
748} // mallocNoStats
749
750
751static inline void * callocNoStats( size_t dim, size_t elemSize ) {
752        size_t size = dim * elemSize;
753        char * addr = (char *)mallocNoStats( size );
754  if ( unlikely( addr == 0p ) ) return 0p;
755
756        HeapManager.Storage.Header * header;
757        HeapManager.FreeHeader * freeElem;
758        size_t bsize, alignment;
759        bool mapped __attribute__(( unused )) = headers( "calloc", addr, header, freeElem, bsize, alignment );
760        #ifndef __CFA_DEBUG__
761        // Mapped storage is zero filled, but in debug mode mapped memory is scrubbed in doMalloc, so it has to be reset to zero.
762        if ( ! mapped )
763        #endif // __CFA_DEBUG__
764                // Zero entire data space even when > than size => realloc without a new allocation and zero fill works.
765                // <-------00000000000000000000000000000000000000000000000000000> bsize (bucket size)
766                // `-header`-addr                      `-size
767                memset( addr, '\0', bsize - sizeof(HeapManager.Storage) ); // set to zeros
768
769        header->kind.real.blockSize |= 2;                                       // mark as zero filled
770        return addr;
771} // callocNoStats
772
773
774static inline void * memalignNoStats( size_t alignment, size_t size ) { // necessary for malloc statistics
775        #ifdef __CFA_DEBUG__
776        checkAlign( alignment );                                                        // check alignment
777        #endif // __CFA_DEBUG__
778
779        // if alignment <= default alignment, do normal malloc as two headers are unnecessary
780  if ( unlikely( alignment <= libAlign() ) ) return mallocNoStats( size );
781
782        // Allocate enough storage to guarantee an address on the alignment boundary, and sufficient space before it for
783        // administrative storage. NOTE, WHILE THERE ARE 2 HEADERS, THE FIRST ONE IS IMPLICITLY CREATED BY DOMALLOC.
784        //      .-------------v-----------------v----------------v----------,
785        //      | Real Header | ... padding ... |   Fake Header  | data ... |
786        //      `-------------^-----------------^-+--------------^----------'
787        //      |<--------------------------------' offset/align |<-- alignment boundary
788
789        // subtract libAlign() because it is already the minimum alignment
790        // add sizeof(Storage) for fake header
791        char * addr = (char *)mallocNoStats( size + alignment - libAlign() + sizeof(HeapManager.Storage) );
792  if ( unlikely( addr == 0p ) ) return addr;
793
794        // address in the block of the "next" alignment address
795        char * user = (char *)libCeiling( (uintptr_t)(addr + sizeof(HeapManager.Storage)), alignment );
796
797        // address of header from malloc
798        HeapManager.Storage.Header * realHeader = headerAddr( addr );
799        // address of fake header * before* the alignment location
800        HeapManager.Storage.Header * fakeHeader = headerAddr( user );
801        // SKULLDUGGERY: insert the offset to the start of the actual storage block and remember alignment
802        fakeHeader->kind.fake.offset = (char *)fakeHeader - (char *)realHeader;
803        // SKULLDUGGERY: odd alignment imples fake header
804        fakeHeader->kind.fake.alignment = alignment | 1;
805
806        return user;
807} // memalignNoStats
808
809
810static inline void * cmemalignNoStats( size_t alignment, size_t dim, size_t elemSize ) {
811        size_t size = dim * elemSize;
812        char * addr = (char *)memalignNoStats( alignment, size );
813  if ( unlikely( addr == 0p ) ) return 0p;
814        HeapManager.Storage.Header * header;
815        HeapManager.FreeHeader * freeElem;
816        size_t bsize;
817        bool mapped __attribute__(( unused )) = headers( "cmemalign", addr, header, freeElem, bsize, alignment );
818        #ifndef __CFA_DEBUG__
819        // Mapped storage is zero filled, but in debug mode mapped memory is scrubbed in doMalloc, so it has to be reset to zero.
820        if ( ! mapped )
821        #endif // __CFA_DEBUG__
822                memset( addr, '\0', dataStorage( bsize, addr, header ) ); // set to zeros
823
824        header->kind.real.blockSize |= 2;                                       // mark as zero filled
825        return addr;
826} // cmemalignNoStats
827
828
829// supported mallopt options
830#ifndef M_MMAP_THRESHOLD
831#define M_MMAP_THRESHOLD (-1)
832#endif // M_TOP_PAD
833#ifndef M_TOP_PAD
834#define M_TOP_PAD (-2)
835#endif // M_TOP_PAD
836
837
838extern "C" {
839        // Allocates size bytes and returns a pointer to the allocated memory.  The contents are undefined. If size is 0,
840        // then malloc() returns a unique pointer value that can later be successfully passed to free().
841        void * malloc( size_t size ) {
842                #ifdef __STATISTICS__
843                __atomic_add_fetch( &malloc_calls, 1, __ATOMIC_SEQ_CST );
844                __atomic_add_fetch( &malloc_storage, size, __ATOMIC_SEQ_CST );
845                #endif // __STATISTICS__
846
847                return mallocNoStats( size );
848        } // malloc
849
850
851        // Same as malloc() except size bytes is an array of dim elements each of elemSize bytes.
852        void * aalloc( size_t dim, size_t elemSize ) {
853                #ifdef __STATISTICS__
854                __atomic_add_fetch( &aalloc_calls, 1, __ATOMIC_SEQ_CST );
855                __atomic_add_fetch( &aalloc_storage, dim * elemSize, __ATOMIC_SEQ_CST );
856                #endif // __STATISTICS__
857
858                return mallocNoStats( dim * elemSize );
859        } // aalloc
860
861
862        // Same as aalloc() with memory set to zero.
863        void * calloc( size_t dim, size_t elemSize ) {
864                #ifdef __STATISTICS__
865                __atomic_add_fetch( &calloc_calls, 1, __ATOMIC_SEQ_CST );
866                __atomic_add_fetch( &calloc_storage, dim * elemSize, __ATOMIC_SEQ_CST );
867                #endif // __STATISTICS__
868
869                return callocNoStats( dim, elemSize );
870        } // calloc
871
872        // Change the size of the memory block pointed to by oaddr to size bytes. The contents are undefined.  If oaddr is
873        // 0p, then the call is equivalent to malloc(size), for all values of size; if size is equal to zero, and oaddr is
874        // not 0p, then the call is equivalent to free(oaddr). Unless oaddr is 0p, it must have been returned by an earlier
875        // call to malloc(), alloc(), calloc() or realloc(). If the area pointed to was moved, a free(oaddr) is done.
876        void * resize( void * oaddr, size_t size ) {
877                #ifdef __STATISTICS__
878                __atomic_add_fetch( &resize_calls, 1, __ATOMIC_SEQ_CST );
879                __atomic_add_fetch( &resize_storage, size, __ATOMIC_SEQ_CST );
880                #endif // __STATISTICS__
881
882                // If size is equal to 0, either NULL or a pointer suitable to be passed to free() is returned.
883          if ( unlikely( size == 0 ) ) { free( oaddr ); return mallocNoStats( size ); } // special cases
884          if ( unlikely( oaddr == 0p ) ) return mallocNoStats( size );
885
886                HeapManager.Storage.Header * header;
887                HeapManager.FreeHeader * freeElem;
888                size_t bsize, oalign = 0;
889                headers( "resize", oaddr, header, freeElem, bsize, oalign );
890
891                size_t odsize = dataStorage( bsize, oaddr, header ); // data storage available in bucket
892                // same size, DO NOT preserve STICKY PROPERTIES.
893          if ( oalign == 0 && size <= odsize && odsize <= size * 2 ) { // allow 50% wasted storage for smaller size
894                        header->kind.real.blockSize &= -2;                      // no alignment and turn off 0 fill
895                        return oaddr;
896                } // if
897       
898                // change size, DO NOT preserve STICKY PROPERTIES.
899                free( oaddr );
900                void * naddr = mallocNoStats( size );                   // create new area
901                return naddr;
902        } // resize
903
904
905        // Same as resize() but the contents are unchanged in the range from the start of the region up to the minimum of
906        // the old and new sizes.
907        void * realloc( void * oaddr, size_t size ) {
908                #ifdef __STATISTICS__
909                __atomic_add_fetch( &realloc_calls, 1, __ATOMIC_SEQ_CST );
910                __atomic_add_fetch( &realloc_storage, size, __ATOMIC_SEQ_CST );
911                #endif // __STATISTICS__
912
913                // If size is equal to 0, either NULL or a pointer suitable to be passed to free() is returned.
914          if ( unlikely( size == 0 ) ) { free( oaddr ); return mallocNoStats( size ); } // special cases
915          if ( unlikely( oaddr == 0p ) ) return mallocNoStats( size );
916
917                HeapManager.Storage.Header * header;
918                HeapManager.FreeHeader * freeElem;
919                size_t bsize, oalign = 0;
920                headers( "realloc", oaddr, header, freeElem, bsize, oalign );
921
922                size_t odsize = dataStorage( bsize, oaddr, header ); // data storage available in bucket
923          if ( size <= odsize && odsize <= size * 2 ) { // allow up to 50% wasted storage in smaller size
924                        // Do not know size of original allocation => cannot do 0 fill for any additional space because do not know
925                        // where to start filling, i.e., do not overwrite existing values in space.
926                        return oaddr;
927                } // if
928
929                // change size and copy old content to new storage
930
931                void * naddr;
932                if ( unlikely( oalign != 0 ) ) {                                // previous request memalign?
933                        if ( unlikely( header->kind.real.blockSize & 2 ) ) { // previous request zero fill
934                                naddr = cmemalignNoStats( oalign, 1, size ); // create new aligned area
935                        } else {
936                                naddr = memalignNoStats( oalign, size ); // create new aligned area
937                        } // if
938                } else {
939                        if ( unlikely( header->kind.real.blockSize & 2 ) ) { // previous request zero fill
940                                naddr = callocNoStats( 1, size );               // create new area
941                        } else {
942                                naddr = mallocNoStats( size );                  // create new area
943                        } // if
944                } // if
945          if ( unlikely( naddr == 0p ) ) return 0p;
946
947                headers( "realloc", naddr, header, freeElem, bsize, oalign );
948                size_t ndsize = dataStorage( bsize, naddr, header ); // data storage avilable in bucket
949                // To preserve prior fill, the entire bucket must be copied versus the size.
950                memcpy( naddr, oaddr, MIN( odsize, ndsize ) );  // copy bytes
951                free( oaddr );
952                return naddr;
953        } // realloc
954
955        // Same as malloc() except the memory address is a multiple of alignment, which must be a power of two. (obsolete)
956        void * memalign( size_t alignment, size_t size ) {
957                #ifdef __STATISTICS__
958                __atomic_add_fetch( &memalign_calls, 1, __ATOMIC_SEQ_CST );
959                __atomic_add_fetch( &memalign_storage, size, __ATOMIC_SEQ_CST );
960                #endif // __STATISTICS__
961
962                return memalignNoStats( alignment, size );
963        } // memalign
964
965
966        // Same as aalloc() with memory alignment.
967        void * amemalign( size_t alignment, size_t dim, size_t elemSize ) {
968                #ifdef __STATISTICS__
969                __atomic_add_fetch( &cmemalign_calls, 1, __ATOMIC_SEQ_CST );
970                __atomic_add_fetch( &cmemalign_storage, dim * elemSize, __ATOMIC_SEQ_CST );
971                #endif // __STATISTICS__
972
973                return memalignNoStats( alignment, dim * elemSize );
974        } // amemalign
975
976
977        // Same as calloc() with memory alignment.
978        void * cmemalign( size_t alignment, size_t dim, size_t elemSize ) {
979                #ifdef __STATISTICS__
980                __atomic_add_fetch( &cmemalign_calls, 1, __ATOMIC_SEQ_CST );
981                __atomic_add_fetch( &cmemalign_storage, dim * elemSize, __ATOMIC_SEQ_CST );
982                #endif // __STATISTICS__
983
984                return cmemalignNoStats( alignment, dim, elemSize );
985        } // cmemalign
986
987        // Same as memalign(), but ISO/IEC 2011 C11 Section 7.22.2 states: the value of size shall be an integral multiple
988    // of alignment. This requirement is universally ignored.
989        void * aligned_alloc( size_t alignment, size_t size ) {
990                return memalign( alignment, size );
991        } // aligned_alloc
992
993
994        // Allocates size bytes and places the address of the allocated memory in *memptr. The address of the allocated
995        // memory shall be a multiple of alignment, which must be a power of two and a multiple of sizeof(void *). If size
996        // is 0, then posix_memalign() returns either 0p, or a unique pointer value that can later be successfully passed to
997        // free(3).
998        int posix_memalign( void ** memptr, size_t alignment, size_t size ) {
999          if ( alignment < sizeof(void *) || ! libPow2( alignment ) ) return EINVAL; // check alignment
1000                * memptr = memalign( alignment, size );
1001          if ( unlikely( * memptr == 0p ) ) return ENOMEM;
1002                return 0;
1003        } // posix_memalign
1004
1005        // Allocates size bytes and returns a pointer to the allocated memory. The memory address shall be a multiple of the
1006        // page size.  It is equivalent to memalign(sysconf(_SC_PAGESIZE),size).
1007        void * valloc( size_t size ) {
1008                return memalign( pageSize, size );
1009        } // valloc
1010
1011
1012        // Same as valloc but rounds size to multiple of page size.
1013        void * pvalloc( size_t size ) {
1014                return memalign( pageSize, libCeiling( size, pageSize ) );
1015        } // pvalloc
1016
1017
1018        // Frees the memory space pointed to by ptr, which must have been returned by a previous call to malloc(), calloc()
1019        // or realloc().  Otherwise, or if free(ptr) has already been called before, undefined behaviour occurs. If ptr is
1020        // 0p, no operation is performed.
1021        void free( void * addr ) {
1022                #ifdef __STATISTICS__
1023                __atomic_add_fetch( &free_calls, 1, __ATOMIC_SEQ_CST );
1024                #endif // __STATISTICS__
1025
1026          if ( unlikely( addr == 0p ) ) {                                       // special case
1027                        // #ifdef __CFA_DEBUG__
1028                        // if ( traceHeap() ) {
1029                        //      #define nullmsg "Free( 0x0 ) size:0\n"
1030                        //      // Do not debug print free( 0p ), as it can cause recursive entry from sprintf.
1031                        //      __cfaabi_dbg_write( nullmsg, sizeof(nullmsg) - 1 );
1032                        // } // if
1033                        // #endif // __CFA_DEBUG__
1034                        return;
1035                } // exit
1036
1037                doFree( addr );
1038        } // free
1039
1040
1041        // Returns the alignment of an allocation.
1042        size_t malloc_alignment( void * addr ) {
1043          if ( unlikely( addr == 0p ) ) return libAlign();      // minimum alignment
1044                HeapManager.Storage.Header * header = headerAddr( addr );
1045                if ( (header->kind.fake.alignment & 1) == 1 ) { // fake header ?
1046                        return header->kind.fake.alignment & -2;        // remove flag from value
1047                } else {
1048                        return libAlign();                                                      // minimum alignment
1049                } // if
1050        } // malloc_alignment
1051
1052        // Set the alignment for an the allocation and return previous alignment or 0 if no alignment.
1053        size_t $malloc_alignment_set( void * addr, size_t alignment ) {
1054          if ( unlikely( addr == 0p ) ) return libAlign();      // minimum alignment
1055                size_t ret;
1056                HeapManager.Storage.Header * header = headerAddr( addr );
1057                if ( (header->kind.fake.alignment & 1) == 1 ) { // fake header ?
1058                        ret = header->kind.fake.alignment & -2;         // remove flag from old value
1059                        header->kind.fake.alignment = alignment | 1; // add flag to new value
1060                } else {
1061                        ret = 0;                                                                        // => no alignment to change
1062                } // if
1063                return ret;
1064        } // $malloc_alignment_set
1065
1066
1067        // Returns true if the allocation is zero filled, e.g., allocated by calloc().
1068        bool malloc_zero_fill( void * addr ) {
1069          if ( unlikely( addr == 0p ) ) return false;           // null allocation is not zero fill
1070                HeapManager.Storage.Header * header = headerAddr( addr );
1071                if ( (header->kind.fake.alignment & 1) == 1 ) { // fake header ?
1072                        header = realHeader( header );                          // backup from fake to real header
1073                } // if
1074                return (header->kind.real.blockSize & 2) != 0;  // zero filled ?
1075        } // malloc_zero_fill
1076
1077        // Set allocation is zero filled and return previous zero filled.
1078        bool $malloc_zero_fill_set( void * addr ) {
1079          if ( unlikely( addr == 0p ) ) return false;           // null allocation is not zero fill
1080                HeapManager.Storage.Header * header = headerAddr( addr );
1081                if ( (header->kind.fake.alignment & 1) == 1 ) { // fake header ?
1082                        header = realHeader( header );                          // backup from fake to real header
1083                } // if
1084                bool ret = (header->kind.real.blockSize & 2) != 0; // zero filled ?
1085                header->kind.real.blockSize |= 2;                               // mark as zero filled
1086                return ret;
1087        } // $malloc_zero_fill_set
1088
1089
1090        // Returns original total allocation size (not bucket size) => array size is dimension * sizeif(T).
1091        size_t malloc_size( void * addr ) {
1092          if ( unlikely( addr == 0p ) ) return false;           // null allocation is not zero fill
1093                HeapManager.Storage.Header * header = headerAddr( addr );
1094                if ( (header->kind.fake.alignment & 1) == 1 ) { // fake header ?
1095                        header = realHeader( header );                          // backup from fake to real header
1096                } // if
1097                return header->size;
1098        } // malloc_size
1099
1100        // Set allocation size and return previous size.
1101        size_t $malloc_size_set( void * addr, size_t size ) {
1102          if ( unlikely( addr == 0p ) ) return false;           // null allocation is not zero fill
1103                HeapManager.Storage.Header * header = headerAddr( addr );
1104                if ( (header->kind.fake.alignment & 1) == 1 ) { // fake header ?
1105                        header = realHeader( header );                          // backup from fake to real header
1106                } // if
1107                size_t ret = header->size;
1108                header->size = size;
1109                return ret;
1110        } // $malloc_size_set
1111
1112
1113        // Returns the number of usable bytes in the block pointed to by ptr, a pointer to a block of memory allocated by
1114        // malloc or a related function.
1115        size_t malloc_usable_size( void * addr ) {
1116          if ( unlikely( addr == 0p ) ) return 0;                       // null allocation has 0 size
1117                HeapManager.Storage.Header * header;
1118                HeapManager.FreeHeader * freeElem;
1119                size_t bsize, alignment;
1120
1121                headers( "malloc_usable_size", addr, header, freeElem, bsize, alignment );
1122                return dataStorage( bsize, addr, header );      // data storage in bucket
1123        } // malloc_usable_size
1124
1125
1126        // Prints (on default standard error) statistics about memory allocated by malloc and related functions.
1127        void malloc_stats( void ) {
1128                #ifdef __STATISTICS__
1129                printStats();
1130                if ( prtFree() ) prtFree( heapManager );
1131                #endif // __STATISTICS__
1132        } // malloc_stats
1133
1134        // Changes the file descripter where malloc_stats() writes statistics.
1135        int malloc_stats_fd( int fd __attribute__(( unused )) ) {
1136                #ifdef __STATISTICS__
1137                int temp = statfd;
1138                statfd = fd;
1139                return temp;
1140                #else
1141                return -1;
1142                #endif // __STATISTICS__
1143        } // malloc_stats_fd
1144
1145
1146        // Adjusts parameters that control the behaviour of the memory-allocation functions (see malloc). The param argument
1147        // specifies the parameter to be modified, and value specifies the new value for that parameter.
1148        int mallopt( int option, int value ) {
1149                choose( option ) {
1150                  case M_TOP_PAD:
1151                        heapExpand = ceiling( value, pageSize ); return 1;
1152                  case M_MMAP_THRESHOLD:
1153                        if ( setMmapStart( value ) ) return 1;
1154                        break;
1155                } // switch
1156                return 0;                                                                               // error, unsupported
1157        } // mallopt
1158
1159        // Attempt to release free memory at the top of the heap (by calling sbrk with a suitable argument).
1160        int malloc_trim( size_t ) {
1161                return 0;                                                                               // => impossible to release memory
1162        } // malloc_trim
1163
1164
1165        // Exports an XML string that describes the current state of the memory-allocation implementation in the caller.
1166        // The string is printed on the file stream stream.  The exported string includes information about all arenas (see
1167        // malloc).
1168        int malloc_info( int options, FILE * stream ) {
1169                if ( options != 0 ) { errno = EINVAL; return -1; }
1170                return printStatsXML( stream );
1171        } // malloc_info
1172
1173
1174        // Records the current state of all malloc internal bookkeeping variables (but not the actual contents of the heap
1175        // or the state of malloc_hook functions pointers).  The state is recorded in a system-dependent opaque data
1176        // structure dynamically allocated via malloc, and a pointer to that data structure is returned as the function
1177        // result.  (The caller must free this memory.)
1178        void * malloc_get_state( void ) {
1179                return 0p;                                                                              // unsupported
1180        } // malloc_get_state
1181
1182
1183        // Restores the state of all malloc internal bookkeeping variables to the values recorded in the opaque data
1184        // structure pointed to by state.
1185        int malloc_set_state( void * ptr ) {
1186                return 0;                                                                               // unsupported
1187        } // malloc_set_state
1188} // extern "C"
1189
1190
1191// Must have CFA linkage to overload with C linkage realloc.
1192void * resize( void * oaddr, size_t nalign, size_t size ) {
1193        #ifdef __STATISTICS__
1194        __atomic_add_fetch( &resize_calls, 1, __ATOMIC_SEQ_CST );
1195        __atomic_add_fetch( &resize_storage, size, __ATOMIC_SEQ_CST );
1196        #endif // __STATISTICS__
1197
1198        // If size is equal to 0, either NULL or a pointer suitable to be passed to free() is returned.
1199  if ( unlikely( size == 0 ) ) { free( oaddr ); return memalignNoStats( nalign, size ); } // special cases
1200  if ( unlikely( oaddr == 0p ) ) return memalignNoStats( nalign, size );
1201
1202
1203        if ( unlikely( nalign == 0 ) ) nalign = libAlign();     // reset alignment to minimum
1204        #ifdef __CFA_DEBUG__
1205        else
1206                checkAlign( nalign );                                                   // check alignment
1207        #endif // __CFA_DEBUG__
1208
1209        HeapManager.Storage.Header * header;
1210        HeapManager.FreeHeader * freeElem;
1211        size_t bsize, oalign = 0;
1212        headers( "resize", oaddr, header, freeElem, bsize, oalign );
1213        size_t odsize = dataStorage( bsize, oaddr, header ); // data storage available in bucket
1214
1215        if ( oalign <= nalign && (uintptr_t)oaddr % nalign == 0 ) { // <= alignment and new alignment happens to match
1216                if ( oalign >= libAlign() ) {                                   // fake header ?
1217                        headerAddr( oaddr )->kind.fake.alignment = nalign | 1; // update alignment (could be the same)
1218                } // if
1219                if ( size <= odsize && odsize <= size * 2 ) {   // allow 50% wasted storage for smaller size
1220                        header->kind.real.blockSize &= -2;                      // turn off 0 fill
1221                        return oaddr;
1222                } // if
1223        } // if
1224
1225        // change size
1226
1227        void * naddr;
1228        if ( unlikely( header->kind.real.blockSize & 2 ) ) { // previous request zero fill
1229                naddr = cmemalignNoStats( nalign, 1, size );    // create new aligned area
1230        } else {
1231                naddr = memalignNoStats( nalign, size );                // create new aligned area
1232        } // if
1233
1234        free( oaddr );
1235        return naddr;
1236} // resize
1237
1238
1239void * realloc( void * oaddr, size_t nalign, size_t size ) {
1240        if ( unlikely( nalign == 0 ) ) nalign = libAlign();     // reset alignment to minimum
1241        #ifdef __CFA_DEBUG__
1242        else
1243                checkAlign( nalign );                                                   // check alignment
1244        #endif // __CFA_DEBUG__
1245
1246        HeapManager.Storage.Header * header;
1247        HeapManager.FreeHeader * freeElem;
1248        size_t bsize, oalign = 0;
1249        headers( "realloc", oaddr, header, freeElem, bsize, oalign );
1250        size_t odsize = dataStorage( bsize, oaddr, header ); // data storage available in bucket
1251
1252        if ( oalign <= nalign && (uintptr_t)oaddr % nalign == 0 ) { // <= alignment and new alignment happens to match
1253                if ( oalign >= libAlign() ) {                                   // fake header ?
1254                        headerAddr( oaddr )->kind.fake.alignment = nalign | 1; // update alignment (could be the same)
1255                } // if
1256                return realloc( oaddr, size );
1257        } // if
1258
1259        // change size and copy old content to new storage
1260
1261        #ifdef __STATISTICS__
1262        __atomic_add_fetch( &realloc_calls, 1, __ATOMIC_SEQ_CST );
1263        __atomic_add_fetch( &realloc_storage, size, __ATOMIC_SEQ_CST );
1264        #endif // __STATISTICS__
1265
1266        // If size is equal to 0, either NULL or a pointer suitable to be passed to free() is returned.
1267  if ( unlikely( size == 0 ) ) { free( oaddr ); return memalignNoStats( nalign, size ); } // special cases
1268  if ( unlikely( oaddr == 0p ) ) return memalignNoStats( nalign, size );
1269
1270        void * naddr;
1271        if ( unlikely( header->kind.real.blockSize & 2 ) ) { // previous request zero fill
1272                naddr = cmemalignNoStats( nalign, 1, size );    // create new aligned area
1273        } else {
1274                naddr = memalignNoStats( nalign, size );                // create new aligned area
1275        } // if
1276
1277        headers( "realloc", naddr, header, freeElem, bsize, oalign );
1278        size_t ndsize = dataStorage( bsize, naddr, header ); // data storage available in bucket
1279        // To preserve prior fill, the entire bucket must be copied versus the size.
1280        memcpy( naddr, oaddr, MIN( odsize, ndsize ) );          // copy bytes
1281        free( oaddr );
1282        return naddr;
1283} // realloc
1284
1285
1286// Local Variables: //
1287// tab-width: 4 //
1288// compile-command: "cfa -nodebug -O2 heap.cfa" //
1289// End: //
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.