2016-07-13 Thomas Preud'homme <thomas.preudhomme@arm.com>
[official-gcc.git] / libgo / runtime / malloc.goc
blob0d8629277f8f8ce9b1bded5fe0e1286f97d3b53a
1 // Copyright 2009 The Go Authors. All rights reserved.
2 // Use of this source code is governed by a BSD-style
3 // license that can be found in the LICENSE file.
5 // See malloc.h for overview.
6 //
7 // TODO(rsc): double-check stats.
9 package runtime
10 #include <stddef.h>
11 #include <errno.h>
12 #include <stdlib.h>
13 #include "go-alloc.h"
14 #include "runtime.h"
15 #include "arch.h"
16 #include "malloc.h"
17 #include "interface.h"
18 #include "go-type.h"
20 // Map gccgo field names to gc field names.
21 // Eface aka __go_empty_interface.
22 #define type __type_descriptor
23 // Type aka __go_type_descriptor
24 #define kind __code
25 #define string __reflection
26 #define KindPtr GO_PTR
27 #define KindNoPointers GO_NO_POINTERS
28 #define kindMask GO_CODE_MASK
30 // GCCGO SPECIFIC CHANGE
32 // There is a long comment in runtime_mallocinit about where to put the heap
33 // on a 64-bit system.  It makes assumptions that are not valid on linux/arm64
34 // -- it assumes user space can choose the lower 47 bits of a pointer, but on
35 // linux/arm64 we can only choose the lower 39 bits.  This means the heap is
36 // roughly a quarter of the available address space and we cannot choose a bit
37 // pattern that all pointers will have -- luckily the GC is mostly precise
38 // these days so this doesn't matter all that much.  The kernel (as of 3.13)
39 // will allocate address space starting either down from 0x7fffffffff or up
40 // from 0x2000000000, so we put the heap roughly in the middle of these two
41 // addresses to minimize the chance that a non-heap allocation will get in the
42 // way of the heap.
44 // This all means that there isn't much point in trying 256 different
45 // locations for the heap on such systems.
46 #ifdef __aarch64__
47 #define HeapBase(i) ((void*)(uintptr)(0x40ULL<<32))
48 #define HeapBaseOptions 1
49 #else
50 #define HeapBase(i) ((void*)(uintptr)(i<<40|0x00c0ULL<<32))
51 #define HeapBaseOptions 0x80
52 #endif
53 // END GCCGO SPECIFIC CHANGE
55 // Mark mheap as 'no pointers', it does not contain interesting pointers but occupies ~45K.
56 MHeap runtime_mheap;
57 MStats mstats;
59 int32   runtime_checking;
61 extern MStats mstats;   // defined in zruntime_def_$GOOS_$GOARCH.go
63 extern volatile intgo runtime_MemProfileRate
64   __asm__ (GOSYM_PREFIX "runtime.MemProfileRate");
66 static MSpan* largealloc(uint32, uintptr*);
67 static void runtime_profilealloc(void *v, uintptr size);
68 static void settype(MSpan *s, void *v, uintptr typ);
70 // Allocate an object of at least size bytes.
71 // Small objects are allocated from the per-thread cache's free lists.
72 // Large objects (> 32 kB) are allocated straight from the heap.
73 // If the block will be freed with runtime_free(), typ must be 0.
74 void*
75 runtime_mallocgc(uintptr size, uintptr typ, uint32 flag)
77         M *m;
78         G *g;
79         int32 sizeclass;
80         uintptr tinysize, size1;
81         intgo rate;
82         MCache *c;
83         MSpan *s;
84         MLink *v, *next;
85         byte *tiny;
86         bool incallback;
88         if(size == 0) {
89                 // All 0-length allocations use this pointer.
90                 // The language does not require the allocations to
91                 // have distinct values.
92                 return &runtime_zerobase;
93         }
95         m = runtime_m();
96         g = runtime_g();
98         incallback = false;
99         if(m->mcache == nil && g->ncgo > 0) {
100                 // For gccgo this case can occur when a cgo or SWIG function
101                 // has an interface return type and the function
102                 // returns a non-pointer, so memory allocation occurs
103                 // after syscall.Cgocall but before syscall.CgocallDone.
104                 // We treat it as a callback.
105                 runtime_exitsyscall();
106                 m = runtime_m();
107                 incallback = true;
108                 flag |= FlagNoInvokeGC;
109         }
111         if(runtime_gcwaiting() && g != m->g0 && m->locks == 0 && !(flag & FlagNoInvokeGC)) {
112                 runtime_gosched();
113                 m = runtime_m();
114         }
115         if(m->mallocing)
116                 runtime_throw("malloc/free - deadlock");
117         // Disable preemption during settype.
118         // We can not use m->mallocing for this, because settype calls mallocgc.
119         m->locks++;
120         m->mallocing = 1;
122         if(DebugTypeAtBlockEnd)
123                 size += sizeof(uintptr);
125         c = m->mcache;
126         if(!runtime_debug.efence && size <= MaxSmallSize) {
127                 if((flag&(FlagNoScan|FlagNoGC)) == FlagNoScan && size < TinySize) {
128                         // Tiny allocator.
129                         //
130                         // Tiny allocator combines several tiny allocation requests
131                         // into a single memory block. The resulting memory block
132                         // is freed when all subobjects are unreachable. The subobjects
133                         // must be FlagNoScan (don't have pointers), this ensures that
134                         // the amount of potentially wasted memory is bounded.
135                         //
136                         // Size of the memory block used for combining (TinySize) is tunable.
137                         // Current setting is 16 bytes, which relates to 2x worst case memory
138                         // wastage (when all but one subobjects are unreachable).
139                         // 8 bytes would result in no wastage at all, but provides less
140                         // opportunities for combining.
141                         // 32 bytes provides more opportunities for combining,
142                         // but can lead to 4x worst case wastage.
143                         // The best case winning is 8x regardless of block size.
144                         //
145                         // Objects obtained from tiny allocator must not be freed explicitly.
146                         // So when an object will be freed explicitly, we ensure that
147                         // its size >= TinySize.
148                         //
149                         // SetFinalizer has a special case for objects potentially coming
150                         // from tiny allocator, it such case it allows to set finalizers
151                         // for an inner byte of a memory block.
152                         //
153                         // The main targets of tiny allocator are small strings and
154                         // standalone escaping variables. On a json benchmark
155                         // the allocator reduces number of allocations by ~12% and
156                         // reduces heap size by ~20%.
158                         tinysize = c->tinysize;
159                         if(size <= tinysize) {
160                                 tiny = c->tiny;
161                                 // Align tiny pointer for required (conservative) alignment.
162                                 if((size&7) == 0)
163                                         tiny = (byte*)ROUND((uintptr)tiny, 8);
164                                 else if((size&3) == 0)
165                                         tiny = (byte*)ROUND((uintptr)tiny, 4);
166                                 else if((size&1) == 0)
167                                         tiny = (byte*)ROUND((uintptr)tiny, 2);
168                                 size1 = size + (tiny - c->tiny);
169                                 if(size1 <= tinysize) {
170                                         // The object fits into existing tiny block.
171                                         v = (MLink*)tiny;
172                                         c->tiny += size1;
173                                         c->tinysize -= size1;
174                                         m->mallocing = 0;
175                                         m->locks--;
176                                         if(incallback)
177                                                 runtime_entersyscall();
178                                         return v;
179                                 }
180                         }
181                         // Allocate a new TinySize block.
182                         s = c->alloc[TinySizeClass];
183                         if(s->freelist == nil)
184                                 s = runtime_MCache_Refill(c, TinySizeClass);
185                         v = s->freelist;
186                         next = v->next;
187                         s->freelist = next;
188                         s->ref++;
189                         if(next != nil)  // prefetching nil leads to a DTLB miss
190                                 PREFETCH(next);
191                         ((uint64*)v)[0] = 0;
192                         ((uint64*)v)[1] = 0;
193                         // See if we need to replace the existing tiny block with the new one
194                         // based on amount of remaining free space.
195                         if(TinySize-size > tinysize) {
196                                 c->tiny = (byte*)v + size;
197                                 c->tinysize = TinySize - size;
198                         }
199                         size = TinySize;
200                         goto done;
201                 }
202                 // Allocate from mcache free lists.
203                 // Inlined version of SizeToClass().
204                 if(size <= 1024-8)
205                         sizeclass = runtime_size_to_class8[(size+7)>>3];
206                 else
207                         sizeclass = runtime_size_to_class128[(size-1024+127) >> 7];
208                 size = runtime_class_to_size[sizeclass];
209                 s = c->alloc[sizeclass];
210                 if(s->freelist == nil)
211                         s = runtime_MCache_Refill(c, sizeclass);
212                 v = s->freelist;
213                 next = v->next;
214                 s->freelist = next;
215                 s->ref++;
216                 if(next != nil)  // prefetching nil leads to a DTLB miss
217                         PREFETCH(next);
218                 if(!(flag & FlagNoZero)) {
219                         v->next = nil;
220                         // block is zeroed iff second word is zero ...
221                         if(size > 2*sizeof(uintptr) && ((uintptr*)v)[1] != 0)
222                                 runtime_memclr((byte*)v, size);
223                 }
224         done:
225                 c->local_cachealloc += size;
226         } else {
227                 // Allocate directly from heap.
228                 s = largealloc(flag, &size);
229                 v = (void*)(s->start << PageShift);
230         }
232         if(flag & FlagNoGC)
233                 runtime_marknogc(v);
234         else if(!(flag & FlagNoScan))
235                 runtime_markscan(v);
237         if(DebugTypeAtBlockEnd)
238                 *(uintptr*)((uintptr)v+size-sizeof(uintptr)) = typ;
240         m->mallocing = 0;
241         // TODO: save type even if FlagNoScan?  Potentially expensive but might help
242         // heap profiling/tracing.
243         if(UseSpanType && !(flag & FlagNoScan) && typ != 0)
244                 settype(s, v, typ);
246         if(runtime_debug.allocfreetrace)
247                 runtime_tracealloc(v, size, typ);
249         if(!(flag & FlagNoProfiling) && (rate = runtime_MemProfileRate) > 0) {
250                 if(size < (uintptr)rate && size < (uintptr)(uint32)c->next_sample)
251                         c->next_sample -= size;
252                 else
253                         runtime_profilealloc(v, size);
254         }
256         m->locks--;
258         if(!(flag & FlagNoInvokeGC) && mstats.heap_alloc >= mstats.next_gc)
259                 runtime_gc(0);
261         if(incallback)
262                 runtime_entersyscall();
264         return v;
267 static MSpan*
268 largealloc(uint32 flag, uintptr *sizep)
270         uintptr npages, size;
271         MSpan *s;
272         void *v;
274         // Allocate directly from heap.
275         size = *sizep;
276         if(size + PageSize < size)
277                 runtime_throw("out of memory");
278         npages = size >> PageShift;
279         if((size & PageMask) != 0)
280                 npages++;
281         s = runtime_MHeap_Alloc(&runtime_mheap, npages, 0, 1, !(flag & FlagNoZero));
282         if(s == nil)
283                 runtime_throw("out of memory");
284         s->limit = (byte*)(s->start<<PageShift) + size;
285         *sizep = npages<<PageShift;
286         v = (void*)(s->start << PageShift);
287         // setup for mark sweep
288         runtime_markspan(v, 0, 0, true);
289         return s;
292 static void
293 runtime_profilealloc(void *v, uintptr size)
295         uintptr rate;
296         int32 next;
297         MCache *c;
299         c = runtime_m()->mcache;
300         rate = runtime_MemProfileRate;
301         if(size < rate) {
302                 // pick next profile time
303                 // If you change this, also change allocmcache.
304                 if(rate > 0x3fffffff)   // make 2*rate not overflow
305                         rate = 0x3fffffff;
306                 next = runtime_fastrand1() % (2*rate);
307                 // Subtract the "remainder" of the current allocation.
308                 // Otherwise objects that are close in size to sampling rate
309                 // will be under-sampled, because we consistently discard this remainder.
310                 next -= (size - c->next_sample);
311                 if(next < 0)
312                         next = 0;
313                 c->next_sample = next;
314         }
315         runtime_MProf_Malloc(v, size);
318 void*
319 __go_alloc(uintptr size)
321         return runtime_mallocgc(size, 0, FlagNoInvokeGC);
324 // Free the object whose base pointer is v.
325 void
326 __go_free(void *v)
328         M *m;
329         int32 sizeclass;
330         MSpan *s;
331         MCache *c;
332         uintptr size;
334         if(v == nil)
335                 return;
336         
337         // If you change this also change mgc0.c:/^sweep,
338         // which has a copy of the guts of free.
340         m = runtime_m();
341         if(m->mallocing)
342                 runtime_throw("malloc/free - deadlock");
343         m->mallocing = 1;
345         if(!runtime_mlookup(v, nil, nil, &s)) {
346                 runtime_printf("free %p: not an allocated block\n", v);
347                 runtime_throw("free runtime_mlookup");
348         }
349         size = s->elemsize;
350         sizeclass = s->sizeclass;
351         // Objects that are smaller than TinySize can be allocated using tiny alloc,
352         // if then such object is combined with an object with finalizer, we will crash.
353         if(size < TinySize)
354                 runtime_throw("freeing too small block");
356         if(runtime_debug.allocfreetrace)
357                 runtime_tracefree(v, size);
359         // Ensure that the span is swept.
360         // If we free into an unswept span, we will corrupt GC bitmaps.
361         runtime_MSpan_EnsureSwept(s);
363         if(s->specials != nil)
364                 runtime_freeallspecials(s, v, size);
366         c = m->mcache;
367         if(sizeclass == 0) {
368                 // Large object.
369                 s->needzero = 1;
370                 // Must mark v freed before calling unmarkspan and MHeap_Free:
371                 // they might coalesce v into other spans and change the bitmap further.
372                 runtime_markfreed(v);
373                 runtime_unmarkspan(v, 1<<PageShift);
374                 // NOTE(rsc,dvyukov): The original implementation of efence
375                 // in CL 22060046 used SysFree instead of SysFault, so that
376                 // the operating system would eventually give the memory
377                 // back to us again, so that an efence program could run
378                 // longer without running out of memory. Unfortunately,
379                 // calling SysFree here without any kind of adjustment of the
380                 // heap data structures means that when the memory does
381                 // come back to us, we have the wrong metadata for it, either in
382                 // the MSpan structures or in the garbage collection bitmap.
383                 // Using SysFault here means that the program will run out of
384                 // memory fairly quickly in efence mode, but at least it won't
385                 // have mysterious crashes due to confused memory reuse.
386                 // It should be possible to switch back to SysFree if we also 
387                 // implement and then call some kind of MHeap_DeleteSpan.
388                 if(runtime_debug.efence)
389                         runtime_SysFault((void*)(s->start<<PageShift), size);
390                 else
391                         runtime_MHeap_Free(&runtime_mheap, s, 1);
392                 c->local_nlargefree++;
393                 c->local_largefree += size;
394         } else {
395                 // Small object.
396                 if(size > 2*sizeof(uintptr))
397                         ((uintptr*)v)[1] = (uintptr)0xfeedfeedfeedfeedll;       // mark as "needs to be zeroed"
398                 else if(size > sizeof(uintptr))
399                         ((uintptr*)v)[1] = 0;
400                 // Must mark v freed before calling MCache_Free:
401                 // it might coalesce v and other blocks into a bigger span
402                 // and change the bitmap further.
403                 c->local_nsmallfree[sizeclass]++;
404                 c->local_cachealloc -= size;
405                 if(c->alloc[sizeclass] == s) {
406                         // We own the span, so we can just add v to the freelist
407                         runtime_markfreed(v);
408                         ((MLink*)v)->next = s->freelist;
409                         s->freelist = v;
410                         s->ref--;
411                 } else {
412                         // Someone else owns this span.  Add to free queue.
413                         runtime_MCache_Free(c, v, sizeclass, size);
414                 }
415         }
416         m->mallocing = 0;
419 int32
420 runtime_mlookup(void *v, byte **base, uintptr *size, MSpan **sp)
422         M *m;
423         uintptr n, i;
424         byte *p;
425         MSpan *s;
427         m = runtime_m();
429         m->mcache->local_nlookup++;
430         if (sizeof(void*) == 4 && m->mcache->local_nlookup >= (1<<30)) {
431                 // purge cache stats to prevent overflow
432                 runtime_lock(&runtime_mheap);
433                 runtime_purgecachedstats(m->mcache);
434                 runtime_unlock(&runtime_mheap);
435         }
437         s = runtime_MHeap_LookupMaybe(&runtime_mheap, v);
438         if(sp)
439                 *sp = s;
440         if(s == nil) {
441                 runtime_checkfreed(v, 1);
442                 if(base)
443                         *base = nil;
444                 if(size)
445                         *size = 0;
446                 return 0;
447         }
449         p = (byte*)((uintptr)s->start<<PageShift);
450         if(s->sizeclass == 0) {
451                 // Large object.
452                 if(base)
453                         *base = p;
454                 if(size)
455                         *size = s->npages<<PageShift;
456                 return 1;
457         }
459         n = s->elemsize;
460         if(base) {
461                 i = ((byte*)v - p)/n;
462                 *base = p + i*n;
463         }
464         if(size)
465                 *size = n;
467         return 1;
470 void
471 runtime_purgecachedstats(MCache *c)
473         MHeap *h;
474         int32 i;
476         // Protected by either heap or GC lock.
477         h = &runtime_mheap;
478         mstats.heap_alloc += c->local_cachealloc;
479         c->local_cachealloc = 0;
480         mstats.nlookup += c->local_nlookup;
481         c->local_nlookup = 0;
482         h->largefree += c->local_largefree;
483         c->local_largefree = 0;
484         h->nlargefree += c->local_nlargefree;
485         c->local_nlargefree = 0;
486         for(i=0; i<(int32)nelem(c->local_nsmallfree); i++) {
487                 h->nsmallfree[i] += c->local_nsmallfree[i];
488                 c->local_nsmallfree[i] = 0;
489         }
492 extern uintptr runtime_sizeof_C_MStats
493   __asm__ (GOSYM_PREFIX "runtime.Sizeof_C_MStats");
495 // Size of the trailing by_size array differs between Go and C,
496 // NumSizeClasses was changed, but we can not change Go struct because of backward compatibility.
497 // sizeof_C_MStats is what C thinks about size of Go struct.
499 // Initialized in mallocinit because it's defined in go/runtime/mem.go.
501 #define MaxArena32 (2U<<30)
503 void
504 runtime_mallocinit(void)
506         byte *p, *p1;
507         uintptr arena_size, bitmap_size, spans_size, p_size;
508         uintptr *pend;
509         uintptr end;
510         uintptr limit;
511         uint64 i;
512         bool reserved;
514         runtime_sizeof_C_MStats = sizeof(MStats) - (NumSizeClasses - 61) * sizeof(mstats.by_size[0]);
516         p = nil;
517         p_size = 0;
518         arena_size = 0;
519         bitmap_size = 0;
520         spans_size = 0;
521         reserved = false;
523         // for 64-bit build
524         USED(p);
525         USED(p_size);
526         USED(arena_size);
527         USED(bitmap_size);
528         USED(spans_size);
530         runtime_InitSizes();
532         if(runtime_class_to_size[TinySizeClass] != TinySize)
533                 runtime_throw("bad TinySizeClass");
535         // limit = runtime_memlimit();
536         // See https://code.google.com/p/go/issues/detail?id=5049
537         // TODO(rsc): Fix after 1.1.
538         limit = 0;
540         // Set up the allocation arena, a contiguous area of memory where
541         // allocated data will be found.  The arena begins with a bitmap large
542         // enough to hold 4 bits per allocated word.
543         if(sizeof(void*) == 8 && (limit == 0 || limit > (1<<30))) {
544                 // On a 64-bit machine, allocate from a single contiguous reservation.
545                 // 128 GB (MaxMem) should be big enough for now.
546                 //
547                 // The code will work with the reservation at any address, but ask
548                 // SysReserve to use 0x0000XXc000000000 if possible (XX=00...7f).
549                 // Allocating a 128 GB region takes away 37 bits, and the amd64
550                 // doesn't let us choose the top 17 bits, so that leaves the 11 bits
551                 // in the middle of 0x00c0 for us to choose.  Choosing 0x00c0 means
552                 // that the valid memory addresses will begin 0x00c0, 0x00c1, ..., 0x00df.
553                 // In little-endian, that's c0 00, c1 00, ..., df 00. None of those are valid
554                 // UTF-8 sequences, and they are otherwise as far away from 
555                 // ff (likely a common byte) as possible.  If that fails, we try other 0xXXc0
556                 // addresses.  An earlier attempt to use 0x11f8 caused out of memory errors
557                 // on OS X during thread allocations.  0x00c0 causes conflicts with
558                 // AddressSanitizer which reserves all memory up to 0x0100.
559                 // These choices are both for debuggability and to reduce the
560                 // odds of the conservative garbage collector not collecting memory
561                 // because some non-pointer block of memory had a bit pattern
562                 // that matched a memory address.
563                 //
564                 // Actually we reserve 136 GB (because the bitmap ends up being 8 GB)
565                 // but it hardly matters: e0 00 is not valid UTF-8 either.
566                 //
567                 // If this fails we fall back to the 32 bit memory mechanism
568                 arena_size = MaxMem;
569                 bitmap_size = arena_size / (sizeof(void*)*8/4);
570                 spans_size = arena_size / PageSize * sizeof(runtime_mheap.spans[0]);
571                 spans_size = ROUND(spans_size, PageSize);
572                 for(i = 0; i < HeapBaseOptions; i++) {
573                         p = HeapBase(i);
574                         p_size = bitmap_size + spans_size + arena_size + PageSize;
575                         p = runtime_SysReserve(p, p_size, &reserved);
576                         if(p != nil)
577                                 break;
578                 }
579         }
580         if (p == nil) {
581                 // On a 32-bit machine, we can't typically get away
582                 // with a giant virtual address space reservation.
583                 // Instead we map the memory information bitmap
584                 // immediately after the data segment, large enough
585                 // to handle another 2GB of mappings (256 MB),
586                 // along with a reservation for another 512 MB of memory.
587                 // When that gets used up, we'll start asking the kernel
588                 // for any memory anywhere and hope it's in the 2GB
589                 // following the bitmap (presumably the executable begins
590                 // near the bottom of memory, so we'll have to use up
591                 // most of memory before the kernel resorts to giving out
592                 // memory before the beginning of the text segment).
593                 //
594                 // Alternatively we could reserve 512 MB bitmap, enough
595                 // for 4GB of mappings, and then accept any memory the
596                 // kernel threw at us, but normally that's a waste of 512 MB
597                 // of address space, which is probably too much in a 32-bit world.
598                 bitmap_size = MaxArena32 / (sizeof(void*)*8/4);
599                 arena_size = 512<<20;
600                 spans_size = MaxArena32 / PageSize * sizeof(runtime_mheap.spans[0]);
601                 if(limit > 0 && arena_size+bitmap_size+spans_size > limit) {
602                         bitmap_size = (limit / 9) & ~((1<<PageShift) - 1);
603                         arena_size = bitmap_size * 8;
604                         spans_size = arena_size / PageSize * sizeof(runtime_mheap.spans[0]);
605                 }
606                 spans_size = ROUND(spans_size, PageSize);
608                 // SysReserve treats the address we ask for, end, as a hint,
609                 // not as an absolute requirement.  If we ask for the end
610                 // of the data segment but the operating system requires
611                 // a little more space before we can start allocating, it will
612                 // give out a slightly higher pointer.  Except QEMU, which
613                 // is buggy, as usual: it won't adjust the pointer upward.
614                 // So adjust it upward a little bit ourselves: 1/4 MB to get
615                 // away from the running binary image and then round up
616                 // to a MB boundary.
618                 end = 0;
619                 pend = &__go_end;
620                 if(pend != nil)
621                         end = *pend;
622                 p = (byte*)ROUND(end + (1<<18), 1<<20);
623                 p_size = bitmap_size + spans_size + arena_size + PageSize;
624                 p = runtime_SysReserve(p, p_size, &reserved);
625                 if(p == nil)
626                         runtime_throw("runtime: cannot reserve arena virtual address space");
627         }
629         // PageSize can be larger than OS definition of page size,
630         // so SysReserve can give us a PageSize-unaligned pointer.
631         // To overcome this we ask for PageSize more and round up the pointer.
632         p1 = (byte*)ROUND((uintptr)p, PageSize);
634         runtime_mheap.spans = (MSpan**)p1;
635         runtime_mheap.bitmap = p1 + spans_size;
636         runtime_mheap.arena_start = p1 + spans_size + bitmap_size;
637         runtime_mheap.arena_used = runtime_mheap.arena_start;
638         runtime_mheap.arena_end = p + p_size;
639         runtime_mheap.arena_reserved = reserved;
641         if(((uintptr)runtime_mheap.arena_start & (PageSize-1)) != 0)
642                 runtime_throw("misrounded allocation in mallocinit");
644         // Initialize the rest of the allocator.        
645         runtime_MHeap_Init(&runtime_mheap);
646         runtime_m()->mcache = runtime_allocmcache();
648         // See if it works.
649         runtime_free(runtime_malloc(TinySize));
652 void*
653 runtime_MHeap_SysAlloc(MHeap *h, uintptr n)
655         byte *p, *p_end;
656         uintptr p_size;
657         bool reserved;
660         if(n > (uintptr)(h->arena_end - h->arena_used)) {
661                 // We are in 32-bit mode, maybe we didn't use all possible address space yet.
662                 // Reserve some more space.
663                 byte *new_end;
665                 p_size = ROUND(n + PageSize, 256<<20);
666                 new_end = h->arena_end + p_size;
667                 if(new_end <= h->arena_start + MaxArena32) {
668                         // TODO: It would be bad if part of the arena
669                         // is reserved and part is not.
670                         p = runtime_SysReserve(h->arena_end, p_size, &reserved);
671                         if(p == h->arena_end) {
672                                 h->arena_end = new_end;
673                                 h->arena_reserved = reserved;
674                         }
675                         else if(p+p_size <= h->arena_start + MaxArena32) {
676                                 // Keep everything page-aligned.
677                                 // Our pages are bigger than hardware pages.
678                                 h->arena_end = p+p_size;
679                                 h->arena_used = p + (-(uintptr)p&(PageSize-1));
680                                 h->arena_reserved = reserved;
681                         } else {
682                                 uint64 stat;
683                                 stat = 0;
684                                 runtime_SysFree(p, p_size, &stat);
685                         }
686                 }
687         }
688         if(n <= (uintptr)(h->arena_end - h->arena_used)) {
689                 // Keep taking from our reservation.
690                 p = h->arena_used;
691                 runtime_SysMap(p, n, h->arena_reserved, &mstats.heap_sys);
692                 h->arena_used += n;
693                 runtime_MHeap_MapBits(h);
694                 runtime_MHeap_MapSpans(h);
695                 
696                 if(((uintptr)p & (PageSize-1)) != 0)
697                         runtime_throw("misrounded allocation in MHeap_SysAlloc");
698                 return p;
699         }
700         
701         // If using 64-bit, our reservation is all we have.
702         if((uintptr)(h->arena_end - h->arena_start) >= MaxArena32)
703                 return nil;
705         // On 32-bit, once the reservation is gone we can
706         // try to get memory at a location chosen by the OS
707         // and hope that it is in the range we allocated bitmap for.
708         p_size = ROUND(n, PageSize) + PageSize;
709         p = runtime_SysAlloc(p_size, &mstats.heap_sys);
710         if(p == nil)
711                 return nil;
713         if(p < h->arena_start || (uintptr)(p+p_size - h->arena_start) >= MaxArena32) {
714                 runtime_printf("runtime: memory allocated by OS (%p) not in usable range [%p,%p)\n",
715                         p, h->arena_start, h->arena_start+MaxArena32);
716                 runtime_SysFree(p, p_size, &mstats.heap_sys);
717                 return nil;
718         }
719         
720         p_end = p + p_size;
721         p += -(uintptr)p & (PageSize-1);
722         if(p+n > h->arena_used) {
723                 h->arena_used = p+n;
724                 if(p_end > h->arena_end)
725                         h->arena_end = p_end;
726                 runtime_MHeap_MapBits(h);
727                 runtime_MHeap_MapSpans(h);
728         }
729         
730         if(((uintptr)p & (PageSize-1)) != 0)
731                 runtime_throw("misrounded allocation in MHeap_SysAlloc");
732         return p;
735 static struct
737         Lock;
738         byte*   pos;
739         byte*   end;
740 } persistent;
742 enum
744         PersistentAllocChunk    = 256<<10,
745         PersistentAllocMaxBlock = 64<<10,  // VM reservation granularity is 64K on windows
748 // Wrapper around SysAlloc that can allocate small chunks.
749 // There is no associated free operation.
750 // Intended for things like function/type/debug-related persistent data.
751 // If align is 0, uses default align (currently 8).
752 void*
753 runtime_persistentalloc(uintptr size, uintptr align, uint64 *stat)
755         byte *p;
757         if(align != 0) {
758                 if(align&(align-1))
759                         runtime_throw("persistentalloc: align is not a power of 2");
760                 if(align > PageSize)
761                         runtime_throw("persistentalloc: align is too large");
762         } else
763                 align = 8;
764         if(size >= PersistentAllocMaxBlock)
765                 return runtime_SysAlloc(size, stat);
766         runtime_lock(&persistent);
767         persistent.pos = (byte*)ROUND((uintptr)persistent.pos, align);
768         if(persistent.pos + size > persistent.end) {
769                 persistent.pos = runtime_SysAlloc(PersistentAllocChunk, &mstats.other_sys);
770                 if(persistent.pos == nil) {
771                         runtime_unlock(&persistent);
772                         runtime_throw("runtime: cannot allocate memory");
773                 }
774                 persistent.end = persistent.pos + PersistentAllocChunk;
775         }
776         p = persistent.pos;
777         persistent.pos += size;
778         runtime_unlock(&persistent);
779         if(stat != &mstats.other_sys) {
780                 // reaccount the allocation against provided stat
781                 runtime_xadd64(stat, size);
782                 runtime_xadd64(&mstats.other_sys, -(uint64)size);
783         }
784         return p;
787 static void
788 settype(MSpan *s, void *v, uintptr typ)
790         uintptr size, ofs, j, t;
791         uintptr ntypes, nbytes2, nbytes3;
792         uintptr *data2;
793         byte *data3;
795         if(s->sizeclass == 0) {
796                 s->types.compression = MTypes_Single;
797                 s->types.data = typ;
798                 return;
799         }
800         size = s->elemsize;
801         ofs = ((uintptr)v - (s->start<<PageShift)) / size;
803         switch(s->types.compression) {
804         case MTypes_Empty:
805                 ntypes = (s->npages << PageShift) / size;
806                 nbytes3 = 8*sizeof(uintptr) + 1*ntypes;
807                 data3 = runtime_mallocgc(nbytes3, 0, FlagNoProfiling|FlagNoScan|FlagNoInvokeGC);
808                 s->types.compression = MTypes_Bytes;
809                 s->types.data = (uintptr)data3;
810                 ((uintptr*)data3)[1] = typ;
811                 data3[8*sizeof(uintptr) + ofs] = 1;
812                 break;
813                 
814         case MTypes_Words:
815                 ((uintptr*)s->types.data)[ofs] = typ;
816                 break;
817                 
818         case MTypes_Bytes:
819                 data3 = (byte*)s->types.data;
820                 for(j=1; j<8; j++) {
821                         if(((uintptr*)data3)[j] == typ) {
822                                 break;
823                         }
824                         if(((uintptr*)data3)[j] == 0) {
825                                 ((uintptr*)data3)[j] = typ;
826                                 break;
827                         }
828                 }
829                 if(j < 8) {
830                         data3[8*sizeof(uintptr) + ofs] = j;
831                 } else {
832                         ntypes = (s->npages << PageShift) / size;
833                         nbytes2 = ntypes * sizeof(uintptr);
834                         data2 = runtime_mallocgc(nbytes2, 0, FlagNoProfiling|FlagNoScan|FlagNoInvokeGC);
835                         s->types.compression = MTypes_Words;
836                         s->types.data = (uintptr)data2;
837                         
838                         // Move the contents of data3 to data2. Then deallocate data3.
839                         for(j=0; j<ntypes; j++) {
840                                 t = data3[8*sizeof(uintptr) + j];
841                                 t = ((uintptr*)data3)[t];
842                                 data2[j] = t;
843                         }
844                         data2[ofs] = typ;
845                 }
846                 break;
847         }
850 uintptr
851 runtime_gettype(void *v)
853         MSpan *s;
854         uintptr t, ofs;
855         byte *data;
857         s = runtime_MHeap_LookupMaybe(&runtime_mheap, v);
858         if(s != nil) {
859                 t = 0;
860                 switch(s->types.compression) {
861                 case MTypes_Empty:
862                         break;
863                 case MTypes_Single:
864                         t = s->types.data;
865                         break;
866                 case MTypes_Words:
867                         ofs = (uintptr)v - (s->start<<PageShift);
868                         t = ((uintptr*)s->types.data)[ofs/s->elemsize];
869                         break;
870                 case MTypes_Bytes:
871                         ofs = (uintptr)v - (s->start<<PageShift);
872                         data = (byte*)s->types.data;
873                         t = data[8*sizeof(uintptr) + ofs/s->elemsize];
874                         t = ((uintptr*)data)[t];
875                         break;
876                 default:
877                         runtime_throw("runtime_gettype: invalid compression kind");
878                 }
879                 if(0) {
880                         runtime_printf("%p -> %d,%X\n", v, (int32)s->types.compression, (int64)t);
881                 }
882                 return t;
883         }
884         return 0;
887 // Runtime stubs.
889 void*
890 runtime_mal(uintptr n)
892         return runtime_mallocgc(n, 0, 0);
895 func new(typ *Type) (ret *uint8) {
896         ret = runtime_mallocgc(typ->__size, (uintptr)typ | TypeInfo_SingleObject, typ->kind&KindNoPointers ? FlagNoScan : 0);
899 static void*
900 cnew(const Type *typ, intgo n, int32 objtyp)
902         if((objtyp&(PtrSize-1)) != objtyp)
903                 runtime_throw("runtime: invalid objtyp");
904         if(n < 0 || (typ->__size > 0 && (uintptr)n > (MaxMem/typ->__size)))
905                 runtime_panicstring("runtime: allocation size out of range");
906         return runtime_mallocgc(typ->__size*n, (uintptr)typ | objtyp, typ->kind&KindNoPointers ? FlagNoScan : 0);
909 // same as runtime_new, but callable from C
910 void*
911 runtime_cnew(const Type *typ)
913         return cnew(typ, 1, TypeInfo_SingleObject);
916 void*
917 runtime_cnewarray(const Type *typ, intgo n)
919         return cnew(typ, n, TypeInfo_Array);
922 func GC() {
923         runtime_gc(2);  // force GC and do eager sweep
926 func SetFinalizer(obj Eface, finalizer Eface) {
927         byte *base;
928         uintptr size;
929         const FuncType *ft;
930         const Type *fint;
931         const PtrType *ot;
933         if(obj.__type_descriptor == nil) {
934                 runtime_printf("runtime.SetFinalizer: first argument is nil interface\n");
935                 goto throw;
936         }
937         if((obj.__type_descriptor->kind&kindMask) != GO_PTR) {
938                 runtime_printf("runtime.SetFinalizer: first argument is %S, not pointer\n", *obj.__type_descriptor->__reflection);
939                 goto throw;
940         }
941         ot = (const PtrType*)obj.type;
942         // As an implementation detail we do not run finalizers for zero-sized objects,
943         // because we use &runtime_zerobase for all such allocations.
944         if(ot->__element_type != nil && ot->__element_type->__size == 0)
945                 return;
946         // The following check is required for cases when a user passes a pointer to composite literal,
947         // but compiler makes it a pointer to global. For example:
948         //      var Foo = &Object{}
949         //      func main() {
950         //              runtime.SetFinalizer(Foo, nil)
951         //      }
952         // See issue 7656.
953         if((byte*)obj.__object < runtime_mheap.arena_start || runtime_mheap.arena_used <= (byte*)obj.__object)
954                 return;
955         if(!runtime_mlookup(obj.__object, &base, &size, nil) || obj.__object != base) {
956                 // As an implementation detail we allow to set finalizers for an inner byte
957                 // of an object if it could come from tiny alloc (see mallocgc for details).
958                 if(ot->__element_type == nil || (ot->__element_type->kind&KindNoPointers) == 0 || ot->__element_type->__size >= TinySize) {
959                         runtime_printf("runtime.SetFinalizer: pointer not at beginning of allocated block (%p)\n", obj.__object);
960                         goto throw;
961                 }
962         }
963         if(finalizer.__type_descriptor != nil) {
964                 runtime_createfing();
965                 if((finalizer.__type_descriptor->kind&kindMask) != GO_FUNC)
966                         goto badfunc;
967                 ft = (const FuncType*)finalizer.__type_descriptor;
968                 if(ft->__dotdotdot || ft->__in.__count != 1)
969                         goto badfunc;
970                 fint = *(Type**)ft->__in.__values;
971                 if(__go_type_descriptors_equal(fint, obj.__type_descriptor)) {
972                         // ok - same type
973                 } else if((fint->kind&kindMask) == GO_PTR && (fint->__uncommon == nil || fint->__uncommon->__name == nil || obj.type->__uncommon == nil || obj.type->__uncommon->__name == nil) && __go_type_descriptors_equal(((const PtrType*)fint)->__element_type, ((const PtrType*)obj.type)->__element_type)) {
974                         // ok - not same type, but both pointers,
975                         // one or the other is unnamed, and same element type, so assignable.
976                 } else if((fint->kind&kindMask) == GO_INTERFACE && ((const InterfaceType*)fint)->__methods.__count == 0) {
977                         // ok - satisfies empty interface
978                 } else if((fint->kind&kindMask) == GO_INTERFACE && __go_convert_interface_2(fint, obj.__type_descriptor, 1) != nil) {
979                         // ok - satisfies non-empty interface
980                 } else
981                         goto badfunc;
983                 ot = (const PtrType*)obj.__type_descriptor;
984                 if(!runtime_addfinalizer(obj.__object, *(FuncVal**)finalizer.__object, ft, ot)) {
985                         runtime_printf("runtime.SetFinalizer: finalizer already set\n");
986                         goto throw;
987                 }
988         } else {
989                 // NOTE: asking to remove a finalizer when there currently isn't one set is OK.
990                 runtime_removefinalizer(obj.__object);
991         }
992         return;
994 badfunc:
995         runtime_printf("runtime.SetFinalizer: cannot pass %S to finalizer %S\n", *obj.__type_descriptor->__reflection, *finalizer.__type_descriptor->__reflection);
996 throw:
997         runtime_throw("runtime.SetFinalizer");