Import GCC-8 to a new vendor branch
[dragonfly.git] / contrib / gcc-8.0 / libstdc++-v3 / include / ext / bitmap_allocator.h
1 // Bitmap Allocator. -*- C++ -*-
2
3 // Copyright (C) 2004-2018 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.
10
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.
15
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.
19
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/>.
24
25 /** @file ext/bitmap_allocator.h
26  *  This file is a GNU extension to the Standard C++ Library.
27  */
28
29 #ifndef _BITMAP_ALLOCATOR_H
30 #define _BITMAP_ALLOCATOR_H 1
31
32 #include <utility> // For std::pair.
33 #include <bits/functexcept.h> // For __throw_bad_alloc().
34 #include <functional> // For greater_equal, and less_equal.
35 #include <new> // For operator new.
36 #include <debug/debug.h> // _GLIBCXX_DEBUG_ASSERT
37 #include <ext/concurrence.h>
38 #include <bits/move.h>
39
40 /** @brief The constant in the expression below is the alignment
41  * required in bytes.
42  */
43 #define _BALLOC_ALIGN_BYTES 8
44
45 namespace __gnu_cxx _GLIBCXX_VISIBILITY(default)
46 {
47 _GLIBCXX_BEGIN_NAMESPACE_VERSION
48
49   using std::size_t;
50   using std::ptrdiff_t;
51
52   namespace __detail
53   {
54     /** @class  __mini_vector bitmap_allocator.h bitmap_allocator.h
55      *
56      *  @brief  __mini_vector<> is a stripped down version of the
57      *  full-fledged std::vector<>.
58      *
59      *  It is to be used only for built-in types or PODs. Notable
60      *  differences are:
61      * 
62      *  1. Not all accessor functions are present.
63      *  2. Used ONLY for PODs.
64      *  3. No Allocator template argument. Uses ::operator new() to get
65      *  memory, and ::operator delete() to free it.
66      *  Caveat: The dtor does NOT free the memory allocated, so this a
67      *  memory-leaking vector!
68      */
69     template<typename _Tp>
70       class __mini_vector
71       {
72         __mini_vector(const __mini_vector&);
73         __mini_vector& operator=(const __mini_vector&);
74
75       public:
76         typedef _Tp value_type;
77         typedef _Tp* pointer;
78         typedef _Tp& reference;
79         typedef const _Tp& const_reference;
80         typedef size_t size_type;
81         typedef ptrdiff_t difference_type;
82         typedef pointer iterator;
83
84       private:
85         pointer _M_start;
86         pointer _M_finish;
87         pointer _M_end_of_storage;
88
89         size_type
90         _M_space_left() const throw()
91         { return _M_end_of_storage - _M_finish; }
92
93         pointer
94         allocate(size_type __n)
95         { return static_cast<pointer>(::operator new(__n * sizeof(_Tp))); }
96
97         void
98         deallocate(pointer __p, size_type)
99         { ::operator delete(__p); }
100
101       public:
102         // Members used: size(), push_back(), pop_back(),
103         // insert(iterator, const_reference), erase(iterator),
104         // begin(), end(), back(), operator[].
105
106         __mini_vector()
107         : _M_start(0), _M_finish(0), _M_end_of_storage(0) { }
108
109         size_type
110         size() const throw()
111         { return _M_finish - _M_start; }
112
113         iterator
114         begin() const throw()
115         { return this->_M_start; }
116
117         iterator
118         end() const throw()
119         { return this->_M_finish; }
120
121         reference
122         back() const throw()
123         { return *(this->end() - 1); }
124
125         reference
126         operator[](const size_type __pos) const throw()
127         { return this->_M_start[__pos]; }
128
129         void
130         insert(iterator __pos, const_reference __x);
131
132         void
133         push_back(const_reference __x)
134         {
135           if (this->_M_space_left())
136             {
137               *this->end() = __x;
138               ++this->_M_finish;
139             }
140           else
141             this->insert(this->end(), __x);
142         }
143
144         void
145         pop_back() throw()
146         { --this->_M_finish; }
147
148         void
149         erase(iterator __pos) throw();
150
151         void
152         clear() throw()
153         { this->_M_finish = this->_M_start; }
154       };
155
156     // Out of line function definitions.
157     template<typename _Tp>
158       void __mini_vector<_Tp>::
159       insert(iterator __pos, const_reference __x)
160       {
161         if (this->_M_space_left())
162           {
163             size_type __to_move = this->_M_finish - __pos;
164             iterator __dest = this->end();
165             iterator __src = this->end() - 1;
166
167             ++this->_M_finish;
168             while (__to_move)
169               {
170                 *__dest = *__src;
171                 --__dest; --__src; --__to_move;
172               }
173             *__pos = __x;
174           }
175         else
176           {
177             size_type __new_size = this->size() ? this->size() * 2 : 1;
178             iterator __new_start = this->allocate(__new_size);
179             iterator __first = this->begin();
180             iterator __start = __new_start;
181             while (__first != __pos)
182               {
183                 *__start = *__first;
184                 ++__start; ++__first;
185               }
186             *__start = __x;
187             ++__start;
188             while (__first != this->end())
189               {
190                 *__start = *__first;
191                 ++__start; ++__first;
192               }
193             if (this->_M_start)
194               this->deallocate(this->_M_start, this->size());
195
196             this->_M_start = __new_start;
197             this->_M_finish = __start;
198             this->_M_end_of_storage = this->_M_start + __new_size;
199           }
200       }
201
202     template<typename _Tp>
203       void __mini_vector<_Tp>::
204       erase(iterator __pos) throw()
205       {
206         while (__pos + 1 != this->end())
207           {
208             *__pos = __pos[1];
209             ++__pos;
210           }
211         --this->_M_finish;
212       }
213
214
215     template<typename _Tp>
216       struct __mv_iter_traits
217       {
218         typedef typename _Tp::value_type value_type;
219         typedef typename _Tp::difference_type difference_type;
220       };
221
222     template<typename _Tp>
223       struct __mv_iter_traits<_Tp*>
224       {
225         typedef _Tp value_type;
226         typedef ptrdiff_t difference_type;
227       };
228
229     enum 
230       { 
231         bits_per_byte = 8,
232         bits_per_block = sizeof(size_t) * size_t(bits_per_byte) 
233       };
234
235     template<typename _ForwardIterator, typename _Tp, typename _Compare>
236       _ForwardIterator
237       __lower_bound(_ForwardIterator __first, _ForwardIterator __last,
238                     const _Tp& __val, _Compare __comp)
239       {
240         typedef typename __mv_iter_traits<_ForwardIterator>::difference_type
241           _DistanceType;
242
243         _DistanceType __len = __last - __first;
244         _DistanceType __half;
245         _ForwardIterator __middle;
246
247         while (__len > 0)
248           {
249             __half = __len >> 1;
250             __middle = __first;
251             __middle += __half;
252             if (__comp(*__middle, __val))
253               {
254                 __first = __middle;
255                 ++__first;
256                 __len = __len - __half - 1;
257               }
258             else
259               __len = __half;
260           }
261         return __first;
262       }
263
264     /** @brief The number of Blocks pointed to by the address pair
265      *  passed to the function.
266      */
267     template<typename _AddrPair>
268       inline size_t
269       __num_blocks(_AddrPair __ap)
270       { return (__ap.second - __ap.first) + 1; }
271
272     /** @brief The number of Bit-maps pointed to by the address pair
273      *  passed to the function.
274      */
275     template<typename _AddrPair>
276       inline size_t
277       __num_bitmaps(_AddrPair __ap)
278       { return __num_blocks(__ap) / size_t(bits_per_block); }
279
280     // _Tp should be a pointer type.
281     template<typename _Tp>
282       class _Inclusive_between 
283       : public std::unary_function<typename std::pair<_Tp, _Tp>, bool>
284       {
285         typedef _Tp pointer;
286         pointer _M_ptr_value;
287         typedef typename std::pair<_Tp, _Tp> _Block_pair;
288         
289       public:
290         _Inclusive_between(pointer __ptr) : _M_ptr_value(__ptr) 
291         { }
292         
293         bool 
294         operator()(_Block_pair __bp) const throw()
295         {
296           if (std::less_equal<pointer>()(_M_ptr_value, __bp.second) 
297               && std::greater_equal<pointer>()(_M_ptr_value, __bp.first))
298             return true;
299           else
300             return false;
301         }
302       };
303   
304     // Used to pass a Functor to functions by reference.
305     template<typename _Functor>
306       class _Functor_Ref 
307       : public std::unary_function<typename _Functor::argument_type, 
308                                    typename _Functor::result_type>
309       {
310         _Functor& _M_fref;
311         
312       public:
313         typedef typename _Functor::argument_type argument_type;
314         typedef typename _Functor::result_type result_type;
315
316         _Functor_Ref(_Functor& __fref) : _M_fref(__fref) 
317         { }
318
319         result_type 
320         operator()(argument_type __arg) 
321         { return _M_fref(__arg); }
322       };
323
324     /** @class  _Ffit_finder bitmap_allocator.h bitmap_allocator.h
325      *
326      *  @brief  The class which acts as a predicate for applying the
327      *  first-fit memory allocation policy for the bitmap allocator.
328      */
329     // _Tp should be a pointer type, and _Alloc is the Allocator for
330     // the vector.
331     template<typename _Tp>
332       class _Ffit_finder 
333       : public std::unary_function<typename std::pair<_Tp, _Tp>, bool>
334       {
335         typedef typename std::pair<_Tp, _Tp> _Block_pair;
336         typedef typename __detail::__mini_vector<_Block_pair> _BPVector;
337         typedef typename _BPVector::difference_type _Counter_type;
338
339         size_t* _M_pbitmap;
340         _Counter_type _M_data_offset;
341
342       public:
343         _Ffit_finder() : _M_pbitmap(0), _M_data_offset(0)
344         { }
345
346         bool 
347         operator()(_Block_pair __bp) throw()
348         {
349           // Set the _rover to the last physical location bitmap,
350           // which is the bitmap which belongs to the first free
351           // block. Thus, the bitmaps are in exact reverse order of
352           // the actual memory layout. So, we count down the bitmaps,
353           // which is the same as moving up the memory.
354
355           // If the used count stored at the start of the Bit Map headers
356           // is equal to the number of Objects that the current Block can
357           // store, then there is definitely no space for another single
358           // object, so just return false.
359           _Counter_type __diff = __detail::__num_bitmaps(__bp);
360
361           if (*(reinterpret_cast<size_t*>
362                 (__bp.first) - (__diff + 1)) == __detail::__num_blocks(__bp))
363             return false;
364
365           size_t* __rover = reinterpret_cast<size_t*>(__bp.first) - 1;
366
367           for (_Counter_type __i = 0; __i < __diff; ++__i)
368             {
369               _M_data_offset = __i;
370               if (*__rover)
371                 {
372                   _M_pbitmap = __rover;
373                   return true;
374                 }
375               --__rover;
376             }
377           return false;
378         }
379     
380         size_t*
381         _M_get() const throw()
382         { return _M_pbitmap; }
383
384         _Counter_type
385         _M_offset() const throw()
386         { return _M_data_offset * size_t(bits_per_block); }
387       };
388
389     /** @class  _Bitmap_counter bitmap_allocator.h bitmap_allocator.h
390      *
391      *  @brief  The bitmap counter which acts as the bitmap
392      *  manipulator, and manages the bit-manipulation functions and
393      *  the searching and identification functions on the bit-map.
394      */
395     // _Tp should be a pointer type.
396     template<typename _Tp>
397       class _Bitmap_counter
398       {
399         typedef typename
400         __detail::__mini_vector<typename std::pair<_Tp, _Tp> > _BPVector;
401         typedef typename _BPVector::size_type _Index_type;
402         typedef _Tp pointer;
403
404         _BPVector& _M_vbp;
405         size_t* _M_curr_bmap;
406         size_t* _M_last_bmap_in_block;
407         _Index_type _M_curr_index;
408     
409       public:
410         // Use the 2nd parameter with care. Make sure that such an
411         // entry exists in the vector before passing that particular
412         // index to this ctor.
413         _Bitmap_counter(_BPVector& Rvbp, long __index = -1) : _M_vbp(Rvbp)
414         { this->_M_reset(__index); }
415     
416         void 
417         _M_reset(long __index = -1) throw()
418         {
419           if (__index == -1)
420             {
421               _M_curr_bmap = 0;
422               _M_curr_index = static_cast<_Index_type>(-1);
423               return;
424             }
425
426           _M_curr_index = __index;
427           _M_curr_bmap = reinterpret_cast<size_t*>
428             (_M_vbp[_M_curr_index].first) - 1;
429           
430           _GLIBCXX_DEBUG_ASSERT(__index <= (long)_M_vbp.size() - 1);
431         
432           _M_last_bmap_in_block = _M_curr_bmap
433             - ((_M_vbp[_M_curr_index].second 
434                 - _M_vbp[_M_curr_index].first + 1) 
435                / size_t(bits_per_block) - 1);
436         }
437     
438         // Dangerous Function! Use with extreme care. Pass to this
439         // function ONLY those values that are known to be correct,
440         // otherwise this will mess up big time.
441         void
442         _M_set_internal_bitmap(size_t* __new_internal_marker) throw()
443         { _M_curr_bmap = __new_internal_marker; }
444     
445         bool
446         _M_finished() const throw()
447         { return(_M_curr_bmap == 0); }
448     
449         _Bitmap_counter&
450         operator++() throw()
451         {
452           if (_M_curr_bmap == _M_last_bmap_in_block)
453             {
454               if (++_M_curr_index == _M_vbp.size())
455                 _M_curr_bmap = 0;
456               else
457                 this->_M_reset(_M_curr_index);
458             }
459           else
460             --_M_curr_bmap;
461           return *this;
462         }
463     
464         size_t*
465         _M_get() const throw()
466         { return _M_curr_bmap; }
467     
468         pointer 
469         _M_base() const throw()
470         { return _M_vbp[_M_curr_index].first; }
471
472         _Index_type
473         _M_offset() const throw()
474         {
475           return size_t(bits_per_block)
476             * ((reinterpret_cast<size_t*>(this->_M_base()) 
477                 - _M_curr_bmap) - 1);
478         }
479     
480         _Index_type
481         _M_where() const throw()
482         { return _M_curr_index; }
483       };
484
485     /** @brief  Mark a memory address as allocated by re-setting the
486      *  corresponding bit in the bit-map.
487      */
488     inline void 
489     __bit_allocate(size_t* __pbmap, size_t __pos) throw()
490     {
491       size_t __mask = 1 << __pos;
492       __mask = ~__mask;
493       *__pbmap &= __mask;
494     }
495   
496     /** @brief  Mark a memory address as free by setting the
497      *  corresponding bit in the bit-map.
498      */
499     inline void 
500     __bit_free(size_t* __pbmap, size_t __pos) throw()
501     {
502       size_t __mask = 1 << __pos;
503       *__pbmap |= __mask;
504     }
505   } // namespace __detail
506
507   /** @brief  Generic Version of the bsf instruction.
508    */
509   inline size_t 
510   _Bit_scan_forward(size_t __num)
511   { return static_cast<size_t>(__builtin_ctzl(__num)); }
512
513   /** @class  free_list bitmap_allocator.h bitmap_allocator.h
514    *
515    *  @brief  The free list class for managing chunks of memory to be
516    *  given to and returned by the bitmap_allocator.
517    */
518   class free_list
519   {
520   public:
521     typedef size_t*                             value_type;
522     typedef __detail::__mini_vector<value_type> vector_type;
523     typedef vector_type::iterator               iterator;
524     typedef __mutex                             __mutex_type;
525
526   private:
527     struct _LT_pointer_compare
528     {
529       bool
530       operator()(const size_t* __pui, 
531                  const size_t __cui) const throw()
532       { return *__pui < __cui; }
533     };
534
535 #if defined __GTHREADS
536     __mutex_type&
537     _M_get_mutex()
538     {
539       static __mutex_type _S_mutex;
540       return _S_mutex;
541     }
542 #endif
543
544     vector_type&
545     _M_get_free_list()
546     {
547       static vector_type _S_free_list;
548       return _S_free_list;
549     }
550
551     /** @brief  Performs validation of memory based on their size.
552      *
553      *  @param  __addr The pointer to the memory block to be
554      *  validated.
555      *
556      *  Validates the memory block passed to this function and
557      *  appropriately performs the action of managing the free list of
558      *  blocks by adding this block to the free list or deleting this
559      *  or larger blocks from the free list.
560      */
561     void
562     _M_validate(size_t* __addr) throw()
563     {
564       vector_type& __free_list = _M_get_free_list();
565       const vector_type::size_type __max_size = 64;
566       if (__free_list.size() >= __max_size)
567         {
568           // Ok, the threshold value has been reached.  We determine
569           // which block to remove from the list of free blocks.
570           if (*__addr >= *__free_list.back())
571             {
572               // Ok, the new block is greater than or equal to the
573               // last block in the list of free blocks. We just free
574               // the new block.
575               ::operator delete(static_cast<void*>(__addr));
576               return;
577             }
578           else
579             {
580               // Deallocate the last block in the list of free lists,
581               // and insert the new one in its correct position.
582               ::operator delete(static_cast<void*>(__free_list.back()));
583               __free_list.pop_back();
584             }
585         }
586           
587       // Just add the block to the list of free lists unconditionally.
588       iterator __temp = __detail::__lower_bound
589         (__free_list.begin(), __free_list.end(), 
590          *__addr, _LT_pointer_compare());
591
592       // We may insert the new free list before _temp;
593       __free_list.insert(__temp, __addr);
594     }
595
596     /** @brief  Decides whether the wastage of memory is acceptable for
597      *  the current memory request and returns accordingly.
598      *
599      *  @param __block_size The size of the block available in the free
600      *  list.
601      *
602      *  @param __required_size The required size of the memory block.
603      *
604      *  @return true if the wastage incurred is acceptable, else returns
605      *  false.
606      */
607     bool 
608     _M_should_i_give(size_t __block_size, 
609                      size_t __required_size) throw()
610     {
611       const size_t __max_wastage_percentage = 36;
612       if (__block_size >= __required_size && 
613           (((__block_size - __required_size) * 100 / __block_size)
614            < __max_wastage_percentage))
615         return true;
616       else
617         return false;
618     }
619
620   public:
621     /** @brief This function returns the block of memory to the
622      *  internal free list.
623      *
624      *  @param  __addr The pointer to the memory block that was given
625      *  by a call to the _M_get function.
626      */
627     inline void 
628     _M_insert(size_t* __addr) throw()
629     {
630 #if defined __GTHREADS
631       __scoped_lock __bfl_lock(_M_get_mutex());
632 #endif
633       // Call _M_validate to decide what should be done with
634       // this particular free list.
635       this->_M_validate(reinterpret_cast<size_t*>(__addr) - 1);
636       // See discussion as to why this is 1!
637     }
638     
639     /** @brief  This function gets a block of memory of the specified
640      *  size from the free list.
641      *
642      *  @param  __sz The size in bytes of the memory required.
643      *
644      *  @return  A pointer to the new memory block of size at least
645      *  equal to that requested.
646      */
647     size_t*
648     _M_get(size_t __sz) _GLIBCXX_THROW(std::bad_alloc);
649
650     /** @brief  This function just clears the internal Free List, and
651      *  gives back all the memory to the OS.
652      */
653     void 
654     _M_clear();
655   };
656
657
658   // Forward declare the class.
659   template<typename _Tp> 
660     class bitmap_allocator;
661
662   // Specialize for void:
663   template<>
664     class bitmap_allocator<void>
665     {
666     public:
667       typedef void*       pointer;
668       typedef const void* const_pointer;
669
670       // Reference-to-void members are impossible.
671       typedef void  value_type;
672       template<typename _Tp1>
673         struct rebind
674         {
675           typedef bitmap_allocator<_Tp1> other;
676         };
677     };
678
679   /**
680    * @brief Bitmap Allocator, primary template.
681    * @ingroup allocators
682    */
683   template<typename _Tp>
684     class bitmap_allocator : private free_list
685     {
686     public:
687       typedef size_t                    size_type;
688       typedef ptrdiff_t                 difference_type;
689       typedef _Tp*                      pointer;
690       typedef const _Tp*                const_pointer;
691       typedef _Tp&                      reference;
692       typedef const _Tp&                const_reference;
693       typedef _Tp                       value_type;
694       typedef free_list::__mutex_type   __mutex_type;
695
696       template<typename _Tp1>
697         struct rebind
698         {
699           typedef bitmap_allocator<_Tp1> other;
700         };
701
702 #if __cplusplus >= 201103L
703       // _GLIBCXX_RESOLVE_LIB_DEFECTS
704       // 2103. propagate_on_container_move_assignment
705       typedef std::true_type propagate_on_container_move_assignment;
706 #endif
707
708     private:
709       template<size_t _BSize, size_t _AlignSize>
710         struct aligned_size
711         {
712           enum
713             { 
714               modulus = _BSize % _AlignSize,
715               value = _BSize + (modulus ? _AlignSize - (modulus) : 0)
716             };
717         };
718
719       struct _Alloc_block
720       {
721         char __M_unused[aligned_size<sizeof(value_type),
722                         _BALLOC_ALIGN_BYTES>::value];
723       };
724
725
726       typedef typename std::pair<_Alloc_block*, _Alloc_block*> _Block_pair;
727
728       typedef typename __detail::__mini_vector<_Block_pair> _BPVector;
729       typedef typename _BPVector::iterator _BPiter;
730
731       template<typename _Predicate>
732         static _BPiter
733         _S_find(_Predicate __p)
734         {
735           _BPiter __first = _S_mem_blocks.begin();
736           while (__first != _S_mem_blocks.end() && !__p(*__first))
737             ++__first;
738           return __first;
739         }
740
741 #if defined _GLIBCXX_DEBUG
742       // Complexity: O(lg(N)). Where, N is the number of block of size
743       // sizeof(value_type).
744       void 
745       _S_check_for_free_blocks() throw()
746       {
747         typedef typename __detail::_Ffit_finder<_Alloc_block*> _FFF;
748         _BPiter __bpi = _S_find(_FFF());
749
750         _GLIBCXX_DEBUG_ASSERT(__bpi == _S_mem_blocks.end());
751       }
752 #endif
753
754       /** @brief  Responsible for exponentially growing the internal
755        *  memory pool.
756        *
757        *  @throw  std::bad_alloc. If memory can not be allocated.
758        *
759        *  Complexity: O(1), but internally depends upon the
760        *  complexity of the function free_list::_M_get. The part where
761        *  the bitmap headers are written has complexity: O(X),where X
762        *  is the number of blocks of size sizeof(value_type) within
763        *  the newly acquired block. Having a tight bound.
764        */
765       void 
766       _S_refill_pool() _GLIBCXX_THROW(std::bad_alloc)
767       {
768 #if defined _GLIBCXX_DEBUG
769         _S_check_for_free_blocks();
770 #endif
771
772         const size_t __num_bitmaps = (_S_block_size
773                                       / size_t(__detail::bits_per_block));
774         const size_t __size_to_allocate = sizeof(size_t) 
775           + _S_block_size * sizeof(_Alloc_block) 
776           + __num_bitmaps * sizeof(size_t);
777
778         size_t* __temp =
779           reinterpret_cast<size_t*>(this->_M_get(__size_to_allocate));
780         *__temp = 0;
781         ++__temp;
782
783         // The Header information goes at the Beginning of the Block.
784         _Block_pair __bp = 
785           std::make_pair(reinterpret_cast<_Alloc_block*>
786                          (__temp + __num_bitmaps), 
787                          reinterpret_cast<_Alloc_block*>
788                          (__temp + __num_bitmaps) 
789                          + _S_block_size - 1);
790         
791         // Fill the Vector with this information.
792         _S_mem_blocks.push_back(__bp);
793
794         for (size_t __i = 0; __i < __num_bitmaps; ++__i)
795           __temp[__i] = ~static_cast<size_t>(0); // 1 Indicates all Free.
796
797         _S_block_size *= 2;
798       }
799
800       static _BPVector _S_mem_blocks;
801       static size_t _S_block_size;
802       static __detail::_Bitmap_counter<_Alloc_block*> _S_last_request;
803       static typename _BPVector::size_type _S_last_dealloc_index;
804 #if defined __GTHREADS
805       static __mutex_type _S_mut;
806 #endif
807
808     public:
809
810       /** @brief  Allocates memory for a single object of size
811        *  sizeof(_Tp).
812        *
813        *  @throw  std::bad_alloc. If memory can not be allocated.
814        *
815        *  Complexity: Worst case complexity is O(N), but that
816        *  is hardly ever hit. If and when this particular case is
817        *  encountered, the next few cases are guaranteed to have a
818        *  worst case complexity of O(1)!  That's why this function
819        *  performs very well on average. You can consider this
820        *  function to have a complexity referred to commonly as:
821        *  Amortized Constant time.
822        */
823       pointer 
824       _M_allocate_single_object() _GLIBCXX_THROW(std::bad_alloc)
825       {
826 #if defined __GTHREADS
827         __scoped_lock __bit_lock(_S_mut);
828 #endif
829
830         // The algorithm is something like this: The last_request
831         // variable points to the last accessed Bit Map. When such a
832         // condition occurs, we try to find a free block in the
833         // current bitmap, or succeeding bitmaps until the last bitmap
834         // is reached. If no free block turns up, we resort to First
835         // Fit method.
836
837         // WARNING: Do not re-order the condition in the while
838         // statement below, because it relies on C++'s short-circuit
839         // evaluation. The return from _S_last_request->_M_get() will
840         // NOT be dereference able if _S_last_request->_M_finished()
841         // returns true. This would inevitably lead to a NULL pointer
842         // dereference if tinkered with.
843         while (_S_last_request._M_finished() == false
844                && (*(_S_last_request._M_get()) == 0))
845           _S_last_request.operator++();
846
847         if (__builtin_expect(_S_last_request._M_finished() == true, false))
848           {
849             // Fall Back to First Fit algorithm.
850             typedef typename __detail::_Ffit_finder<_Alloc_block*> _FFF;
851             _FFF __fff;
852             _BPiter __bpi = _S_find(__detail::_Functor_Ref<_FFF>(__fff));
853
854             if (__bpi != _S_mem_blocks.end())
855               {
856                 // Search was successful. Ok, now mark the first bit from
857                 // the right as 0, meaning Allocated. This bit is obtained
858                 // by calling _M_get() on __fff.
859                 size_t __nz_bit = _Bit_scan_forward(*__fff._M_get());
860                 __detail::__bit_allocate(__fff._M_get(), __nz_bit);
861
862                 _S_last_request._M_reset(__bpi - _S_mem_blocks.begin());
863
864                 // Now, get the address of the bit we marked as allocated.
865                 pointer __ret = reinterpret_cast<pointer>
866                   (__bpi->first + __fff._M_offset() + __nz_bit);
867                 size_t* __puse_count = 
868                   reinterpret_cast<size_t*>
869                   (__bpi->first) - (__detail::__num_bitmaps(*__bpi) + 1);
870                 
871                 ++(*__puse_count);
872                 return __ret;
873               }
874             else
875               {
876                 // Search was unsuccessful. We Add more memory to the
877                 // pool by calling _S_refill_pool().
878                 _S_refill_pool();
879
880                 // _M_Reset the _S_last_request structure to the first
881                 // free block's bit map.
882                 _S_last_request._M_reset(_S_mem_blocks.size() - 1);
883
884                 // Now, mark that bit as allocated.
885               }
886           }
887
888         // _S_last_request holds a pointer to a valid bit map, that
889         // points to a free block in memory.
890         size_t __nz_bit = _Bit_scan_forward(*_S_last_request._M_get());
891         __detail::__bit_allocate(_S_last_request._M_get(), __nz_bit);
892
893         pointer __ret = reinterpret_cast<pointer>
894           (_S_last_request._M_base() + _S_last_request._M_offset() + __nz_bit);
895
896         size_t* __puse_count = reinterpret_cast<size_t*>
897           (_S_mem_blocks[_S_last_request._M_where()].first)
898           - (__detail::
899              __num_bitmaps(_S_mem_blocks[_S_last_request._M_where()]) + 1);
900
901         ++(*__puse_count);
902         return __ret;
903       }
904
905       /** @brief  Deallocates memory that belongs to a single object of
906        *  size sizeof(_Tp).
907        *
908        *  Complexity: O(lg(N)), but the worst case is not hit
909        *  often!  This is because containers usually deallocate memory
910        *  close to each other and this case is handled in O(1) time by
911        *  the deallocate function.
912        */
913       void 
914       _M_deallocate_single_object(pointer __p) throw()
915       {
916 #if defined __GTHREADS
917         __scoped_lock __bit_lock(_S_mut);
918 #endif
919         _Alloc_block* __real_p = reinterpret_cast<_Alloc_block*>(__p);
920
921         typedef typename _BPVector::iterator _Iterator;
922         typedef typename _BPVector::difference_type _Difference_type;
923
924         _Difference_type __diff;
925         long __displacement;
926
927         _GLIBCXX_DEBUG_ASSERT(_S_last_dealloc_index >= 0);
928
929         __detail::_Inclusive_between<_Alloc_block*> __ibt(__real_p);
930         if (__ibt(_S_mem_blocks[_S_last_dealloc_index]))
931           {
932             _GLIBCXX_DEBUG_ASSERT(_S_last_dealloc_index
933                                   <= _S_mem_blocks.size() - 1);
934
935             // Initial Assumption was correct!
936             __diff = _S_last_dealloc_index;
937             __displacement = __real_p - _S_mem_blocks[__diff].first;
938           }
939         else
940           {
941             _Iterator _iter = _S_find(__ibt);
942
943             _GLIBCXX_DEBUG_ASSERT(_iter != _S_mem_blocks.end());
944
945             __diff = _iter - _S_mem_blocks.begin();
946             __displacement = __real_p - _S_mem_blocks[__diff].first;
947             _S_last_dealloc_index = __diff;
948           }
949
950         // Get the position of the iterator that has been found.
951         const size_t __rotate = (__displacement
952                                  % size_t(__detail::bits_per_block));
953         size_t* __bitmapC = 
954           reinterpret_cast<size_t*>
955           (_S_mem_blocks[__diff].first) - 1;
956         __bitmapC -= (__displacement / size_t(__detail::bits_per_block));
957       
958         __detail::__bit_free(__bitmapC, __rotate);
959         size_t* __puse_count = reinterpret_cast<size_t*>
960           (_S_mem_blocks[__diff].first)
961           - (__detail::__num_bitmaps(_S_mem_blocks[__diff]) + 1);
962         
963         _GLIBCXX_DEBUG_ASSERT(*__puse_count != 0);
964
965         --(*__puse_count);
966
967         if (__builtin_expect(*__puse_count == 0, false))
968           {
969             _S_block_size /= 2;
970           
971             // We can safely remove this block.
972             // _Block_pair __bp = _S_mem_blocks[__diff];
973             this->_M_insert(__puse_count);
974             _S_mem_blocks.erase(_S_mem_blocks.begin() + __diff);
975
976             // Reset the _S_last_request variable to reflect the
977             // erased block. We do this to protect future requests
978             // after the last block has been removed from a particular
979             // memory Chunk, which in turn has been returned to the
980             // free list, and hence had been erased from the vector,
981             // so the size of the vector gets reduced by 1.
982             if ((_Difference_type)_S_last_request._M_where() >= __diff--)
983               _S_last_request._M_reset(__diff); 
984
985             // If the Index into the vector of the region of memory
986             // that might hold the next address that will be passed to
987             // deallocated may have been invalidated due to the above
988             // erase procedure being called on the vector, hence we
989             // try to restore this invariant too.
990             if (_S_last_dealloc_index >= _S_mem_blocks.size())
991               {
992                 _S_last_dealloc_index =(__diff != -1 ? __diff : 0);
993                 _GLIBCXX_DEBUG_ASSERT(_S_last_dealloc_index >= 0);
994               }
995           }
996       }
997
998     public:
999       bitmap_allocator() _GLIBCXX_USE_NOEXCEPT
1000       { }
1001
1002       bitmap_allocator(const bitmap_allocator&) _GLIBCXX_USE_NOEXCEPT
1003       { }
1004
1005       template<typename _Tp1>
1006         bitmap_allocator(const bitmap_allocator<_Tp1>&) _GLIBCXX_USE_NOEXCEPT
1007         { }
1008
1009       ~bitmap_allocator() _GLIBCXX_USE_NOEXCEPT
1010       { }
1011
1012       pointer 
1013       allocate(size_type __n)
1014       {
1015         if (__n > this->max_size())
1016           std::__throw_bad_alloc();
1017
1018 #if __cpp_aligned_new
1019         if (alignof(value_type) > __STDCPP_DEFAULT_NEW_ALIGNMENT__)
1020           {
1021             const size_type __b = __n * sizeof(value_type);
1022             std::align_val_t __al = std::align_val_t(alignof(value_type));
1023             return static_cast<pointer>(::operator new(__b, __al));
1024           }
1025 #endif
1026
1027         if (__builtin_expect(__n == 1, true))
1028           return this->_M_allocate_single_object();
1029         else
1030           { 
1031             const size_type __b = __n * sizeof(value_type);
1032             return reinterpret_cast<pointer>(::operator new(__b));
1033           }
1034       }
1035
1036       pointer 
1037       allocate(size_type __n, typename bitmap_allocator<void>::const_pointer)
1038       { return allocate(__n); }
1039
1040       void 
1041       deallocate(pointer __p, size_type __n) throw()
1042       {
1043         if (__builtin_expect(__p != 0, true))
1044           {
1045 #if __cpp_aligned_new
1046             // Types with extended alignment are handled by operator delete.
1047             if (alignof(value_type) > __STDCPP_DEFAULT_NEW_ALIGNMENT__)
1048               {
1049                 ::operator delete(__p, std::align_val_t(alignof(value_type)));
1050                 return;
1051               }
1052 #endif
1053
1054             if (__builtin_expect(__n == 1, true))
1055               this->_M_deallocate_single_object(__p);
1056             else
1057               ::operator delete(__p);
1058           }
1059       }
1060
1061       pointer 
1062       address(reference __r) const _GLIBCXX_NOEXCEPT
1063       { return std::__addressof(__r); }
1064
1065       const_pointer 
1066       address(const_reference __r) const _GLIBCXX_NOEXCEPT
1067       { return std::__addressof(__r); }
1068
1069       size_type 
1070       max_size() const _GLIBCXX_USE_NOEXCEPT
1071       { return size_type(-1) / sizeof(value_type); }
1072
1073 #if __cplusplus >= 201103L
1074       template<typename _Up, typename... _Args>
1075         void
1076         construct(_Up* __p, _Args&&... __args)
1077         { ::new((void *)__p) _Up(std::forward<_Args>(__args)...); }
1078
1079       template<typename _Up>
1080         void 
1081         destroy(_Up* __p)
1082         { __p->~_Up(); }
1083 #else
1084       void 
1085       construct(pointer __p, const_reference __data)
1086       { ::new((void *)__p) value_type(__data); }
1087
1088       void 
1089       destroy(pointer __p)
1090       { __p->~value_type(); }
1091 #endif
1092     };
1093
1094   template<typename _Tp1, typename _Tp2>
1095     bool 
1096     operator==(const bitmap_allocator<_Tp1>&, 
1097                const bitmap_allocator<_Tp2>&) throw()
1098     { return true; }
1099   
1100   template<typename _Tp1, typename _Tp2>
1101     bool 
1102     operator!=(const bitmap_allocator<_Tp1>&, 
1103                const bitmap_allocator<_Tp2>&) throw() 
1104   { return false; }
1105
1106   // Static member definitions.
1107   template<typename _Tp>
1108     typename bitmap_allocator<_Tp>::_BPVector
1109     bitmap_allocator<_Tp>::_S_mem_blocks;
1110
1111   template<typename _Tp>
1112     size_t bitmap_allocator<_Tp>::_S_block_size = 
1113     2 * size_t(__detail::bits_per_block);
1114
1115   template<typename _Tp>
1116     typename bitmap_allocator<_Tp>::_BPVector::size_type 
1117     bitmap_allocator<_Tp>::_S_last_dealloc_index = 0;
1118
1119   template<typename _Tp>
1120     __detail::_Bitmap_counter
1121       <typename bitmap_allocator<_Tp>::_Alloc_block*>
1122     bitmap_allocator<_Tp>::_S_last_request(_S_mem_blocks);
1123
1124 #if defined __GTHREADS
1125   template<typename _Tp>
1126     typename bitmap_allocator<_Tp>::__mutex_type
1127     bitmap_allocator<_Tp>::_S_mut;
1128 #endif
1129
1130 _GLIBCXX_END_NAMESPACE_VERSION
1131 } // namespace __gnu_cxx
1132
1133 #endif