Import GCC-8 to a new vendor branch
[dragonfly.git] / contrib / gcc-8.0 / libstdc++-v3 / include / std / shared_mutex
blob6a81e7510140f5c4274a82d27de631464cbb6a73
1 // <shared_mutex> -*- C++ -*-
3 // Copyright (C) 2013-2018 Free Software Foundation, Inc.
4 //
5 // This file is part of the GNU ISO C++ Library.  This library is free
6 // software; you can redistribute it and/or modify it under the
7 // terms of the GNU General Public License as published by the
8 // Free Software Foundation; either version 3, or (at your option)
9 // any later version.
11 // This library is distributed in the hope that it will be useful,
12 // but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13 // MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14 // GNU General Public License for more details.
16 // Under Section 7 of GPL version 3, you are granted additional
17 // permissions described in the GCC Runtime Library Exception, version
18 // 3.1, as published by the Free Software Foundation.
20 // You should have received a copy of the GNU General Public License and
21 // a copy of the GCC Runtime Library Exception along with this program;
22 // see the files COPYING3 and COPYING.RUNTIME respectively.  If not, see
23 // <http://www.gnu.org/licenses/>.
25 /** @file include/shared_mutex
26  *  This is a Standard C++ Library header.
27  */
29 #ifndef _GLIBCXX_SHARED_MUTEX
30 #define _GLIBCXX_SHARED_MUTEX 1
32 #pragma GCC system_header
34 #if __cplusplus >= 201402L
36 #include <bits/c++config.h>
37 #include <condition_variable>
38 #include <bits/functexcept.h>
40 namespace std _GLIBCXX_VISIBILITY(default)
42 _GLIBCXX_BEGIN_NAMESPACE_VERSION
44   /**
45    * @ingroup mutexes
46    * @{
47    */
49 #ifdef _GLIBCXX_USE_C99_STDINT_TR1
50 #ifdef _GLIBCXX_HAS_GTHREADS
52 #if __cplusplus >= 201703L
53 #define __cpp_lib_shared_mutex 201505
54   class shared_mutex;
55 #endif
57 #define __cpp_lib_shared_timed_mutex 201402
58   class shared_timed_mutex;
60 #if _GLIBCXX_USE_PTHREAD_RWLOCK_T
61   /// A shared mutex type implemented using pthread_rwlock_t.
62   class __shared_mutex_pthread
63   {
64     friend class shared_timed_mutex;
66 #ifdef PTHREAD_RWLOCK_INITIALIZER
67     pthread_rwlock_t    _M_rwlock = PTHREAD_RWLOCK_INITIALIZER;
69   public:
70     __shared_mutex_pthread() = default;
71     ~__shared_mutex_pthread() = default;
72 #else
73     pthread_rwlock_t    _M_rwlock;
75   public:
76     __shared_mutex_pthread()
77     {
78       int __ret = pthread_rwlock_init(&_M_rwlock, NULL);
79       if (__ret == ENOMEM)
80         __throw_bad_alloc();
81       else if (__ret == EAGAIN)
82         __throw_system_error(int(errc::resource_unavailable_try_again));
83       else if (__ret == EPERM)
84         __throw_system_error(int(errc::operation_not_permitted));
85       // Errors not handled: EBUSY, EINVAL
86       __glibcxx_assert(__ret == 0);
87     }
89     ~__shared_mutex_pthread()
90     {
91       int __ret __attribute((__unused__)) = pthread_rwlock_destroy(&_M_rwlock);
92       // Errors not handled: EBUSY, EINVAL
93       __glibcxx_assert(__ret == 0);
94     }
95 #endif
97     __shared_mutex_pthread(const __shared_mutex_pthread&) = delete;
98     __shared_mutex_pthread& operator=(const __shared_mutex_pthread&) = delete;
100     void
101     lock()
102     {
103       int __ret = pthread_rwlock_wrlock(&_M_rwlock);
104       if (__ret == EDEADLK)
105         __throw_system_error(int(errc::resource_deadlock_would_occur));
106       // Errors not handled: EINVAL
107       __glibcxx_assert(__ret == 0);
108     }
110     bool
111     try_lock()
112     {
113       int __ret = pthread_rwlock_trywrlock(&_M_rwlock);
114       if (__ret == EBUSY) return false;
115       // Errors not handled: EINVAL
116       __glibcxx_assert(__ret == 0);
117       return true;
118     }
120     void
121     unlock()
122     {
123       int __ret __attribute((__unused__)) = pthread_rwlock_unlock(&_M_rwlock);
124       // Errors not handled: EPERM, EBUSY, EINVAL
125       __glibcxx_assert(__ret == 0);
126     }
128     // Shared ownership
130     void
131     lock_shared()
132     {
133       int __ret;
134       // We retry if we exceeded the maximum number of read locks supported by
135       // the POSIX implementation; this can result in busy-waiting, but this
136       // is okay based on the current specification of forward progress
137       // guarantees by the standard.
138       do
139         __ret = pthread_rwlock_rdlock(&_M_rwlock);
140       while (__ret == EAGAIN);
141       if (__ret == EDEADLK)
142         __throw_system_error(int(errc::resource_deadlock_would_occur));
143       // Errors not handled: EINVAL
144       __glibcxx_assert(__ret == 0);
145     }
147     bool
148     try_lock_shared()
149     {
150       int __ret = pthread_rwlock_tryrdlock(&_M_rwlock);
151       // If the maximum number of read locks has been exceeded, we just fail
152       // to acquire the lock.  Unlike for lock(), we are not allowed to throw
153       // an exception.
154       if (__ret == EBUSY || __ret == EAGAIN) return false;
155       // Errors not handled: EINVAL
156       __glibcxx_assert(__ret == 0);
157       return true;
158     }
160     void
161     unlock_shared()
162     {
163       unlock();
164     }
166     void* native_handle() { return &_M_rwlock; }
167   };
168 #endif
170 #if ! (_GLIBCXX_USE_PTHREAD_RWLOCK_T && _GTHREAD_USE_MUTEX_TIMEDLOCK)
171   /// A shared mutex type implemented using std::condition_variable.
172   class __shared_mutex_cv
173   {
174     friend class shared_timed_mutex;
176     // Based on Howard Hinnant's reference implementation from N2406.
178     // The high bit of _M_state is the write-entered flag which is set to
179     // indicate a writer has taken the lock or is queuing to take the lock.
180     // The remaining bits are the count of reader locks.
181     //
182     // To take a reader lock, block on gate1 while the write-entered flag is
183     // set or the maximum number of reader locks is held, then increment the
184     // reader lock count.
185     // To release, decrement the count, then if the write-entered flag is set
186     // and the count is zero then signal gate2 to wake a queued writer,
187     // otherwise if the maximum number of reader locks was held signal gate1
188     // to wake a reader.
189     //
190     // To take a writer lock, block on gate1 while the write-entered flag is
191     // set, then set the write-entered flag to start queueing, then block on
192     // gate2 while the number of reader locks is non-zero.
193     // To release, unset the write-entered flag and signal gate1 to wake all
194     // blocked readers and writers.
195     //
196     // This means that when no reader locks are held readers and writers get
197     // equal priority. When one or more reader locks is held a writer gets
198     // priority and no more reader locks can be taken while the writer is
199     // queued.
201     // Only locked when accessing _M_state or waiting on condition variables.
202     mutex               _M_mut;
203     // Used to block while write-entered is set or reader count at maximum.
204     condition_variable  _M_gate1;
205     // Used to block queued writers while reader count is non-zero.
206     condition_variable  _M_gate2;
207     // The write-entered flag and reader count.
208     unsigned            _M_state;
210     static constexpr unsigned _S_write_entered
211       = 1U << (sizeof(unsigned)*__CHAR_BIT__ - 1);
212     static constexpr unsigned _S_max_readers = ~_S_write_entered;
214     // Test whether the write-entered flag is set. _M_mut must be locked.
215     bool _M_write_entered() const { return _M_state & _S_write_entered; }
217     // The number of reader locks currently held. _M_mut must be locked.
218     unsigned _M_readers() const { return _M_state & _S_max_readers; }
220   public:
221     __shared_mutex_cv() : _M_state(0) {}
223     ~__shared_mutex_cv()
224     {
225       __glibcxx_assert( _M_state == 0 );
226     }
228     __shared_mutex_cv(const __shared_mutex_cv&) = delete;
229     __shared_mutex_cv& operator=(const __shared_mutex_cv&) = delete;
231     // Exclusive ownership
233     void
234     lock()
235     {
236       unique_lock<mutex> __lk(_M_mut);
237       // Wait until we can set the write-entered flag.
238       _M_gate1.wait(__lk, [=]{ return !_M_write_entered(); });
239       _M_state |= _S_write_entered;
240       // Then wait until there are no more readers.
241       _M_gate2.wait(__lk, [=]{ return _M_readers() == 0; });
242     }
244     bool
245     try_lock()
246     {
247       unique_lock<mutex> __lk(_M_mut, try_to_lock);
248       if (__lk.owns_lock() && _M_state == 0)
249         {
250           _M_state = _S_write_entered;
251           return true;
252         }
253       return false;
254     }
256     void
257     unlock()
258     {
259       lock_guard<mutex> __lk(_M_mut);
260       __glibcxx_assert( _M_write_entered() );
261       _M_state = 0;
262       // call notify_all() while mutex is held so that another thread can't
263       // lock and unlock the mutex then destroy *this before we make the call.
264       _M_gate1.notify_all();
265     }
267     // Shared ownership
269     void
270     lock_shared()
271     {
272       unique_lock<mutex> __lk(_M_mut);
273       _M_gate1.wait(__lk, [=]{ return _M_state < _S_max_readers; });
274       ++_M_state;
275     }
277     bool
278     try_lock_shared()
279     {
280       unique_lock<mutex> __lk(_M_mut, try_to_lock);
281       if (!__lk.owns_lock())
282         return false;
283       if (_M_state < _S_max_readers)
284         {
285           ++_M_state;
286           return true;
287         }
288       return false;
289     }
291     void
292     unlock_shared()
293     {
294       lock_guard<mutex> __lk(_M_mut);
295       __glibcxx_assert( _M_readers() > 0 );
296       auto __prev = _M_state--;
297       if (_M_write_entered())
298         {
299           // Wake the queued writer if there are no more readers.
300           if (_M_readers() == 0)
301             _M_gate2.notify_one();
302           // No need to notify gate1 because we give priority to the queued
303           // writer, and that writer will eventually notify gate1 after it
304           // clears the write-entered flag.
305         }
306       else
307         {
308           // Wake any thread that was blocked on reader overflow.
309           if (__prev == _S_max_readers)
310             _M_gate1.notify_one();
311         }
312     }
313   };
314 #endif
316 #if __cplusplus > 201402L
317   /// The standard shared mutex type.
318   class shared_mutex
319   {
320   public:
321     shared_mutex() = default;
322     ~shared_mutex() = default;
324     shared_mutex(const shared_mutex&) = delete;
325     shared_mutex& operator=(const shared_mutex&) = delete;
327     // Exclusive ownership
329     void lock() { _M_impl.lock(); }
330     bool try_lock() { return _M_impl.try_lock(); }
331     void unlock() { _M_impl.unlock(); }
333     // Shared ownership
335     void lock_shared() { _M_impl.lock_shared(); }
336     bool try_lock_shared() { return _M_impl.try_lock_shared(); }
337     void unlock_shared() { _M_impl.unlock_shared(); }
339 #if _GLIBCXX_USE_PTHREAD_RWLOCK_T
340     typedef void* native_handle_type;
341     native_handle_type native_handle() { return _M_impl.native_handle(); }
343   private:
344     __shared_mutex_pthread _M_impl;
345 #else
346   private:
347     __shared_mutex_cv _M_impl;
348 #endif
349   };
350 #endif // C++17
352 #if _GLIBCXX_USE_PTHREAD_RWLOCK_T && _GTHREAD_USE_MUTEX_TIMEDLOCK
353   using __shared_timed_mutex_base = __shared_mutex_pthread;
354 #else
355   using __shared_timed_mutex_base = __shared_mutex_cv;
356 #endif
358   /// The standard shared timed mutex type.
359   class shared_timed_mutex
360   : private __shared_timed_mutex_base
361   {
362     using _Base = __shared_timed_mutex_base;
364     // Must use the same clock as condition_variable for __shared_mutex_cv.
365     typedef chrono::system_clock        __clock_t;
367   public:
368     shared_timed_mutex() = default;
369     ~shared_timed_mutex() = default;
371     shared_timed_mutex(const shared_timed_mutex&) = delete;
372     shared_timed_mutex& operator=(const shared_timed_mutex&) = delete;
374     // Exclusive ownership
376     void lock() { _Base::lock(); }
377     bool try_lock() { return _Base::try_lock(); }
378     void unlock() { _Base::unlock(); }
380     template<typename _Rep, typename _Period>
381       bool
382       try_lock_for(const chrono::duration<_Rep, _Period>& __rel_time)
383       {
384         return try_lock_until(__clock_t::now() + __rel_time);
385       }
387     // Shared ownership
389     void lock_shared() { _Base::lock_shared(); }
390     bool try_lock_shared() { return _Base::try_lock_shared(); }
391     void unlock_shared() { _Base::unlock_shared(); }
393     template<typename _Rep, typename _Period>
394       bool
395       try_lock_shared_for(const chrono::duration<_Rep, _Period>& __rel_time)
396       {
397         return try_lock_shared_until(__clock_t::now() + __rel_time);
398       }
400 #if _GLIBCXX_USE_PTHREAD_RWLOCK_T && _GTHREAD_USE_MUTEX_TIMEDLOCK
402     // Exclusive ownership
404     template<typename _Duration>
405       bool
406       try_lock_until(const chrono::time_point<__clock_t, _Duration>& __atime)
407       {
408         auto __s = chrono::time_point_cast<chrono::seconds>(__atime);
409         auto __ns = chrono::duration_cast<chrono::nanoseconds>(__atime - __s);
411         __gthread_time_t __ts =
412           {
413             static_cast<std::time_t>(__s.time_since_epoch().count()),
414             static_cast<long>(__ns.count())
415           };
417         int __ret = pthread_rwlock_timedwrlock(&_M_rwlock, &__ts);
418         // On self-deadlock, we just fail to acquire the lock.  Technically,
419         // the program violated the precondition.
420         if (__ret == ETIMEDOUT || __ret == EDEADLK)
421           return false;
422         // Errors not handled: EINVAL
423         __glibcxx_assert(__ret == 0);
424         return true;
425       }
427     template<typename _Clock, typename _Duration>
428       bool
429       try_lock_until(const chrono::time_point<_Clock, _Duration>& __abs_time)
430       {
431         // DR 887 - Sync unknown clock to known clock.
432         const typename _Clock::time_point __c_entry = _Clock::now();
433         const __clock_t::time_point __s_entry = __clock_t::now();
434         const auto __delta = __abs_time - __c_entry;
435         const auto __s_atime = __s_entry + __delta;
436         return try_lock_until(__s_atime);
437       }
439     // Shared ownership
441     template<typename _Duration>
442       bool
443       try_lock_shared_until(const chrono::time_point<__clock_t,
444                             _Duration>& __atime)
445       {
446         auto __s = chrono::time_point_cast<chrono::seconds>(__atime);
447         auto __ns = chrono::duration_cast<chrono::nanoseconds>(__atime - __s);
449         __gthread_time_t __ts =
450           {
451             static_cast<std::time_t>(__s.time_since_epoch().count()),
452             static_cast<long>(__ns.count())
453           };
455         int __ret;
456         // Unlike for lock(), we are not allowed to throw an exception so if
457         // the maximum number of read locks has been exceeded, or we would
458         // deadlock, we just try to acquire the lock again (and will time out
459         // eventually).
460         // In cases where we would exceed the maximum number of read locks
461         // throughout the whole time until the timeout, we will fail to
462         // acquire the lock even if it would be logically free; however, this
463         // is allowed by the standard, and we made a "strong effort"
464         // (see C++14 30.4.1.4p26).
465         // For cases where the implementation detects a deadlock we
466         // intentionally block and timeout so that an early return isn't
467         // mistaken for a spurious failure, which might help users realise
468         // there is a deadlock.
469         do
470           __ret = pthread_rwlock_timedrdlock(&_M_rwlock, &__ts);
471         while (__ret == EAGAIN || __ret == EDEADLK);
472         if (__ret == ETIMEDOUT)
473           return false;
474         // Errors not handled: EINVAL
475         __glibcxx_assert(__ret == 0);
476         return true;
477       }
479     template<typename _Clock, typename _Duration>
480       bool
481       try_lock_shared_until(const chrono::time_point<_Clock,
482                                                      _Duration>& __abs_time)
483       {
484         // DR 887 - Sync unknown clock to known clock.
485         const typename _Clock::time_point __c_entry = _Clock::now();
486         const __clock_t::time_point __s_entry = __clock_t::now();
487         const auto __delta = __abs_time - __c_entry;
488         const auto __s_atime = __s_entry + __delta;
489         return try_lock_shared_until(__s_atime);
490       }
492 #else // ! (_GLIBCXX_USE_PTHREAD_RWLOCK_T && _GTHREAD_USE_MUTEX_TIMEDLOCK)
494     // Exclusive ownership
496     template<typename _Clock, typename _Duration>
497       bool
498       try_lock_until(const chrono::time_point<_Clock, _Duration>& __abs_time)
499       {
500         unique_lock<mutex> __lk(_M_mut);
501         if (!_M_gate1.wait_until(__lk, __abs_time,
502                                  [=]{ return !_M_write_entered(); }))
503           {
504             return false;
505           }
506         _M_state |= _S_write_entered;
507         if (!_M_gate2.wait_until(__lk, __abs_time,
508                                  [=]{ return _M_readers() == 0; }))
509           {
510             _M_state ^= _S_write_entered;
511             // Wake all threads blocked while the write-entered flag was set.
512             _M_gate1.notify_all();
513             return false;
514           }
515         return true;
516       }
518     // Shared ownership
520     template <typename _Clock, typename _Duration>
521       bool
522       try_lock_shared_until(const chrono::time_point<_Clock,
523                                                      _Duration>& __abs_time)
524       {
525         unique_lock<mutex> __lk(_M_mut);
526         if (!_M_gate1.wait_until(__lk, __abs_time,
527                                  [=]{ return _M_state < _S_max_readers; }))
528           {
529             return false;
530           }
531         ++_M_state;
532         return true;
533       }
535 #endif // _GLIBCXX_USE_PTHREAD_RWLOCK_T && _GTHREAD_USE_MUTEX_TIMEDLOCK
536   };
537 #endif // _GLIBCXX_HAS_GTHREADS
539   /// shared_lock
540   template<typename _Mutex>
541     class shared_lock
542     {
543     public:
544       typedef _Mutex mutex_type;
546       // Shared locking
548       shared_lock() noexcept : _M_pm(nullptr), _M_owns(false) { }
550       explicit
551       shared_lock(mutex_type& __m)
552       : _M_pm(std::__addressof(__m)), _M_owns(true)
553       { __m.lock_shared(); }
555       shared_lock(mutex_type& __m, defer_lock_t) noexcept
556       : _M_pm(std::__addressof(__m)), _M_owns(false) { }
558       shared_lock(mutex_type& __m, try_to_lock_t)
559       : _M_pm(std::__addressof(__m)), _M_owns(__m.try_lock_shared()) { }
561       shared_lock(mutex_type& __m, adopt_lock_t)
562       : _M_pm(std::__addressof(__m)), _M_owns(true) { }
564       template<typename _Clock, typename _Duration>
565         shared_lock(mutex_type& __m,
566                     const chrono::time_point<_Clock, _Duration>& __abs_time)
567       : _M_pm(std::__addressof(__m)),
568         _M_owns(__m.try_lock_shared_until(__abs_time)) { }
570       template<typename _Rep, typename _Period>
571         shared_lock(mutex_type& __m,
572                     const chrono::duration<_Rep, _Period>& __rel_time)
573       : _M_pm(std::__addressof(__m)),
574         _M_owns(__m.try_lock_shared_for(__rel_time)) { }
576       ~shared_lock()
577       {
578         if (_M_owns)
579           _M_pm->unlock_shared();
580       }
582       shared_lock(shared_lock const&) = delete;
583       shared_lock& operator=(shared_lock const&) = delete;
585       shared_lock(shared_lock&& __sl) noexcept : shared_lock()
586       { swap(__sl); }
588       shared_lock&
589       operator=(shared_lock&& __sl) noexcept
590       {
591         shared_lock(std::move(__sl)).swap(*this);
592         return *this;
593       }
595       void
596       lock()
597       {
598         _M_lockable();
599         _M_pm->lock_shared();
600         _M_owns = true;
601       }
603       bool
604       try_lock()
605       {
606         _M_lockable();
607         return _M_owns = _M_pm->try_lock_shared();
608       }
610       template<typename _Rep, typename _Period>
611         bool
612         try_lock_for(const chrono::duration<_Rep, _Period>& __rel_time)
613         {
614           _M_lockable();
615           return _M_owns = _M_pm->try_lock_shared_for(__rel_time);
616         }
618       template<typename _Clock, typename _Duration>
619         bool
620         try_lock_until(const chrono::time_point<_Clock, _Duration>& __abs_time)
621         {
622           _M_lockable();
623           return _M_owns = _M_pm->try_lock_shared_until(__abs_time);
624         }
626       void
627       unlock()
628       {
629         if (!_M_owns)
630           __throw_system_error(int(errc::resource_deadlock_would_occur));
631         _M_pm->unlock_shared();
632         _M_owns = false;
633       }
635       // Setters
637       void
638       swap(shared_lock& __u) noexcept
639       {
640         std::swap(_M_pm, __u._M_pm);
641         std::swap(_M_owns, __u._M_owns);
642       }
644       mutex_type*
645       release() noexcept
646       {
647         _M_owns = false;
648         return std::exchange(_M_pm, nullptr);
649       }
651       // Getters
653       bool owns_lock() const noexcept { return _M_owns; }
655       explicit operator bool() const noexcept { return _M_owns; }
657       mutex_type* mutex() const noexcept { return _M_pm; }
659     private:
660       void
661       _M_lockable() const
662       {
663         if (_M_pm == nullptr)
664           __throw_system_error(int(errc::operation_not_permitted));
665         if (_M_owns)
666           __throw_system_error(int(errc::resource_deadlock_would_occur));
667       }
669       mutex_type*       _M_pm;
670       bool              _M_owns;
671     };
673   /// Swap specialization for shared_lock
674   template<typename _Mutex>
675     void
676     swap(shared_lock<_Mutex>& __x, shared_lock<_Mutex>& __y) noexcept
677     { __x.swap(__y); }
679 #endif // _GLIBCXX_USE_C99_STDINT_TR1
681   // @} group mutexes
682 _GLIBCXX_END_NAMESPACE_VERSION
683 } // namespace
685 #endif // C++14
687 #endif // _GLIBCXX_SHARED_MUTEX