Merge from vendor branch GCC:
[dragonfly.git] / contrib / gcc-4.1 / libstdc++-v3 / include / ext / bitmap_allocator.h
1 // Bitmap Allocator. -*- C++ -*-
2
3 // Copyright (C) 2004, 2005 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 2, 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 // You should have received a copy of the GNU General Public License along
17 // with this library; see the file COPYING.  If not, write to the Free
18 // Software Foundation, 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301,
19 // USA.
20
21 // As a special exception, you may use this file as part of a free software
22 // library without restriction.  Specifically, if other files instantiate
23 // templates or use macros or inline functions from this file, or you compile
24 // this file and link it with other files to produce an executable, this
25 // file does not by itself cause the resulting executable to be covered by
26 // the GNU General Public License.  This exception does not however
27 // invalidate any other reasons why the executable file might be covered by
28 // the GNU General Public License.
29
30 /** @file ext/bitmap_allocator.h
31  *  This file is a GNU extension to the Standard C++ Library.
32  */
33
34 #ifndef _BITMAP_ALLOCATOR_H
35 #define _BITMAP_ALLOCATOR_H 1
36
37 // For std::size_t, and ptrdiff_t.
38 #include <cstddef>
39
40 // For __throw_bad_alloc().
41 #include <bits/functexcept.h>
42
43 // For std::pair.
44 #include <utility>
45
46 // For greater_equal, and less_equal.
47 #include <functional>
48
49 // For operator new.
50 #include <new>
51
52 // For __gthread_mutex_t, __gthread_mutex_lock and __gthread_mutex_unlock.
53 #include <bits/gthr.h>
54
55 // Define this to enable error checking withing the allocator
56 // itself(to debug the allocator itself).
57 //#define _BALLOC_SANITY_CHECK
58
59 /** @brief The constant in the expression below is the alignment
60  * required in bytes.
61  */
62 #define _BALLOC_ALIGN_BYTES 8
63
64 #if defined _BALLOC_SANITY_CHECK
65 #include <cassert>
66 #define _BALLOC_ASSERT(_EXPR) assert(_EXPR)
67 #else
68 #define _BALLOC_ASSERT(_EXPR)
69 #endif
70
71
72 namespace __gnu_cxx
73 {
74 #if defined __GTHREADS
75   namespace
76   {
77     /** @brief  If true, then the application being compiled will be
78      *  using threads, so use mutexes as a synchronization primitive,
79      *  else do no use any synchronization primitives.
80      */
81     bool const __threads_enabled = __gthread_active_p();
82   }
83 #endif
84
85 #if defined __GTHREADS
86   /** @class  _Mutex bitmap_allocator.h bitmap_allocator.h
87    *
88    *  @brief  _Mutex is an OO-Wrapper for __gthread_mutex_t. 
89    *
90    *  It does not allow you to copy or assign an already initialized
91    *  mutex. This is used merely as a convenience for the locking
92    *  classes.
93    */
94   class _Mutex 
95   {
96     __gthread_mutex_t _M_mut;
97
98     // Prevent Copying and assignment.
99     _Mutex(_Mutex const&);
100     _Mutex& operator=(_Mutex const&);
101
102   public:
103     _Mutex()
104     {
105       if (__threads_enabled)
106         {
107 #if !defined __GTHREAD_MUTEX_INIT
108           __GTHREAD_MUTEX_INIT_FUNCTION(&_M_mut);
109 #else
110           __gthread_mutex_t __mtemp = __GTHREAD_MUTEX_INIT;
111           _M_mut = __mtemp;
112 #endif
113         }
114     }
115
116     ~_Mutex()
117     {
118       // Gthreads does not define a Mutex Destruction Function.
119     }
120
121     __gthread_mutex_t*
122     _M_get() { return &_M_mut; }
123   };
124
125   /** @class  _Lock bitmap_allocator.h bitmap_allocator.h
126    *
127    *  @brief  _Lock is a simple manual locking class which allows you to
128    *  manually lock and unlock a mutex associated with the lock. 
129    *
130    *  There is no automatic locking or unlocking happening without the
131    *  programmer's explicit instructions. This class unlocks the mutex
132    *  ONLY if it has not been locked. However, this check does not
133    *  apply for locking, and wayward use may cause dead-locks.
134    */
135   class _Lock 
136   {
137     _Mutex* _M_pmt;
138     bool _M_locked;
139
140     // Prevent Copying and assignment.
141     _Lock(_Lock const&);
142     _Lock& operator=(_Lock const&);
143
144   public:
145     _Lock(_Mutex* __mptr)
146     : _M_pmt(__mptr), _M_locked(false)
147     { }
148
149     void
150     _M_lock()
151     {
152       if (__threads_enabled)
153         {
154           _M_locked = true;
155           __gthread_mutex_lock(_M_pmt->_M_get());
156         }
157     }
158
159     void
160     _M_unlock()
161     {
162       if (__threads_enabled)
163         {
164           if (__builtin_expect(_M_locked, true))
165             {
166               __gthread_mutex_unlock(_M_pmt->_M_get());
167               _M_locked = false;
168             }
169         }
170     }
171     
172     ~_Lock() { }
173   };
174
175   /** @class  _Auto_Lock bitmap_allocator.h bitmap_allocator.h
176    *
177    *  @brief  _Auto_Lock locks the associated mutex on construction, and
178    *  unlocks on destruction.
179    *
180    *  There are no checks performed, and this class follows the RAII
181    *  principle.
182    */
183   class _Auto_Lock 
184   {
185     _Mutex* _M_pmt;
186     // Prevent Copying and assignment.
187     _Auto_Lock(_Auto_Lock const&);
188     _Auto_Lock& operator=(_Auto_Lock const&);
189
190     void
191     _M_lock()
192     {
193       if (__threads_enabled)
194         __gthread_mutex_lock(_M_pmt->_M_get());
195     }
196
197     void
198     _M_unlock()
199     {
200       if (__threads_enabled)
201         __gthread_mutex_unlock(_M_pmt->_M_get());
202     }
203
204   public:
205     _Auto_Lock(_Mutex* __mptr) : _M_pmt(__mptr)
206     { this->_M_lock(); }
207
208     ~_Auto_Lock() { this->_M_unlock(); }
209   };
210 #endif 
211
212   namespace balloc
213   {
214     /** @class  __mini_vector bitmap_allocator.h bitmap_allocator.h
215      *
216      *  @brief  __mini_vector<> is a stripped down version of the
217      *  full-fledged std::vector<>.
218      *
219      *  It is to be used only for built-in types or PODs. Notable
220      *  differences are:
221      * 
222      *  @detail
223      *  1. Not all accessor functions are present.
224      *  2. Used ONLY for PODs.
225      *  3. No Allocator template argument. Uses ::operator new() to get
226      *  memory, and ::operator delete() to free it.
227      *  Caveat: The dtor does NOT free the memory allocated, so this a
228      *  memory-leaking vector!
229      */
230     template<typename _Tp>
231       class __mini_vector
232       {
233         __mini_vector(const __mini_vector&);
234         __mini_vector& operator=(const __mini_vector&);
235
236       public:
237         typedef _Tp value_type;
238         typedef _Tp* pointer;
239         typedef _Tp& reference;
240         typedef const _Tp& const_reference;
241         typedef std::size_t size_type;
242         typedef std::ptrdiff_t difference_type;
243         typedef pointer iterator;
244
245       private:
246         pointer _M_start;
247         pointer _M_finish;
248         pointer _M_end_of_storage;
249
250         size_type
251         _M_space_left() const throw()
252         { return _M_end_of_storage - _M_finish; }
253
254         pointer
255         allocate(size_type __n)
256         { return static_cast<pointer>(::operator new(__n * sizeof(_Tp))); }
257
258         void
259         deallocate(pointer __p, size_type)
260         { ::operator delete(__p); }
261
262       public:
263         // Members used: size(), push_back(), pop_back(),
264         // insert(iterator, const_reference), erase(iterator),
265         // begin(), end(), back(), operator[].
266
267         __mini_vector() : _M_start(0), _M_finish(0), 
268                           _M_end_of_storage(0)
269         { }
270
271 #if 0
272         ~__mini_vector()
273         {
274           if (this->_M_start)
275             {
276               this->deallocate(this->_M_start, this->_M_end_of_storage 
277                                - this->_M_start);
278             }
279         }
280 #endif
281
282         size_type
283         size() const throw()
284         { return _M_finish - _M_start; }
285
286         iterator
287         begin() const throw()
288         { return this->_M_start; }
289
290         iterator
291         end() const throw()
292         { return this->_M_finish; }
293
294         reference
295         back() const throw()
296         { return *(this->end() - 1); }
297
298         reference
299         operator[](const size_type __pos) const throw()
300         { return this->_M_start[__pos]; }
301
302         void
303         insert(iterator __pos, const_reference __x);
304
305         void
306         push_back(const_reference __x)
307         {
308           if (this->_M_space_left())
309             {
310               *this->end() = __x;
311               ++this->_M_finish;
312             }
313           else
314             this->insert(this->end(), __x);
315         }
316
317         void
318         pop_back() throw()
319         { --this->_M_finish; }
320
321         void
322         erase(iterator __pos) throw();
323
324         void
325         clear() throw()
326         { this->_M_finish = this->_M_start; }
327       };
328
329     // Out of line function definitions.
330     template<typename _Tp>
331       void __mini_vector<_Tp>::
332       insert(iterator __pos, const_reference __x)
333       {
334         if (this->_M_space_left())
335           {
336             size_type __to_move = this->_M_finish - __pos;
337             iterator __dest = this->end();
338             iterator __src = this->end() - 1;
339
340             ++this->_M_finish;
341             while (__to_move)
342               {
343                 *__dest = *__src;
344                 --__dest; --__src; --__to_move;
345               }
346             *__pos = __x;
347           }
348         else
349           {
350             size_type __new_size = this->size() ? this->size() * 2 : 1;
351             iterator __new_start = this->allocate(__new_size);
352             iterator __first = this->begin();
353             iterator __start = __new_start;
354             while (__first != __pos)
355               {
356                 *__start = *__first;
357                 ++__start; ++__first;
358               }
359             *__start = __x;
360             ++__start;
361             while (__first != this->end())
362               {
363                 *__start = *__first;
364                 ++__start; ++__first;
365               }
366             if (this->_M_start)
367               this->deallocate(this->_M_start, this->size());
368
369             this->_M_start = __new_start;
370             this->_M_finish = __start;
371             this->_M_end_of_storage = this->_M_start + __new_size;
372           }
373       }
374
375     template<typename _Tp>
376       void __mini_vector<_Tp>::
377       erase(iterator __pos) throw()
378       {
379         while (__pos + 1 != this->end())
380           {
381             *__pos = __pos[1];
382             ++__pos;
383           }
384         --this->_M_finish;
385       }
386
387
388     template<typename _Tp>
389       struct __mv_iter_traits
390       {
391         typedef typename _Tp::value_type value_type;
392         typedef typename _Tp::difference_type difference_type;
393       };
394
395     template<typename _Tp>
396       struct __mv_iter_traits<_Tp*>
397       {
398         typedef _Tp value_type;
399         typedef std::ptrdiff_t difference_type;
400       };
401
402     enum 
403       { 
404         bits_per_byte = 8,
405         bits_per_block = sizeof(size_t) * size_t(bits_per_byte) 
406       };
407
408     template<typename _ForwardIterator, typename _Tp, typename _Compare>
409       _ForwardIterator
410       __lower_bound(_ForwardIterator __first, _ForwardIterator __last,
411                     const _Tp& __val, _Compare __comp)
412       {
413         typedef typename __mv_iter_traits<_ForwardIterator>::value_type
414           _ValueType;
415         typedef typename __mv_iter_traits<_ForwardIterator>::difference_type
416           _DistanceType;
417
418         _DistanceType __len = __last - __first;
419         _DistanceType __half;
420         _ForwardIterator __middle;
421
422         while (__len > 0)
423           {
424             __half = __len >> 1;
425             __middle = __first;
426             __middle += __half;
427             if (__comp(*__middle, __val))
428               {
429                 __first = __middle;
430                 ++__first;
431                 __len = __len - __half - 1;
432               }
433             else
434               __len = __half;
435           }
436         return __first;
437       }
438
439     template<typename _InputIterator, typename _Predicate>
440       inline _InputIterator
441       __find_if(_InputIterator __first, _InputIterator __last, _Predicate __p)
442       {
443         while (__first != __last && !__p(*__first))
444           ++__first;
445         return __first;
446       }
447
448     /** @brief The number of Blocks pointed to by the address pair
449      *  passed to the function.
450      */
451     template<typename _AddrPair>
452       inline size_t
453       __num_blocks(_AddrPair __ap)
454       { return (__ap.second - __ap.first) + 1; }
455
456     /** @brief The number of Bit-maps pointed to by the address pair
457      *  passed to the function.
458      */
459     template<typename _AddrPair>
460       inline size_t
461       __num_bitmaps(_AddrPair __ap)
462       { return __num_blocks(__ap) / size_t(bits_per_block); }
463
464     // _Tp should be a pointer type.
465     template<typename _Tp>
466       class _Inclusive_between 
467       : public std::unary_function<typename std::pair<_Tp, _Tp>, bool>
468       {
469         typedef _Tp pointer;
470         pointer _M_ptr_value;
471         typedef typename std::pair<_Tp, _Tp> _Block_pair;
472         
473       public:
474         _Inclusive_between(pointer __ptr) : _M_ptr_value(__ptr) 
475         { }
476         
477         bool 
478         operator()(_Block_pair __bp) const throw()
479         {
480           if (std::less_equal<pointer>()(_M_ptr_value, __bp.second) 
481               && std::greater_equal<pointer>()(_M_ptr_value, __bp.first))
482             return true;
483           else
484             return false;
485         }
486       };
487   
488     // Used to pass a Functor to functions by reference.
489     template<typename _Functor>
490       class _Functor_Ref 
491       : public std::unary_function<typename _Functor::argument_type, 
492                                    typename _Functor::result_type>
493       {
494         _Functor& _M_fref;
495         
496       public:
497         typedef typename _Functor::argument_type argument_type;
498         typedef typename _Functor::result_type result_type;
499
500         _Functor_Ref(_Functor& __fref) : _M_fref(__fref) 
501         { }
502
503         result_type 
504         operator()(argument_type __arg) 
505         { return _M_fref(__arg); }
506       };
507
508     /** @class  _Ffit_finder bitmap_allocator.h bitmap_allocator.h
509      *
510      *  @brief  The class which acts as a predicate for applying the
511      *  first-fit memory allocation policy for the bitmap allocator.
512      */
513     // _Tp should be a pointer type, and _Alloc is the Allocator for
514     // the vector.
515     template<typename _Tp>
516       class _Ffit_finder 
517       : public std::unary_function<typename std::pair<_Tp, _Tp>, bool>
518       {
519         typedef typename std::pair<_Tp, _Tp> _Block_pair;
520         typedef typename balloc::__mini_vector<_Block_pair> _BPVector;
521         typedef typename _BPVector::difference_type _Counter_type;
522
523         size_t* _M_pbitmap;
524         _Counter_type _M_data_offset;
525
526       public:
527         _Ffit_finder() : _M_pbitmap(0), _M_data_offset(0)
528         { }
529
530         bool 
531         operator()(_Block_pair __bp) throw()
532         {
533           // Set the _rover to the last physical location bitmap,
534           // which is the bitmap which belongs to the first free
535           // block. Thus, the bitmaps are in exact reverse order of
536           // the actual memory layout. So, we count down the bimaps,
537           // which is the same as moving up the memory.
538
539           // If the used count stored at the start of the Bit Map headers
540           // is equal to the number of Objects that the current Block can
541           // store, then there is definitely no space for another single
542           // object, so just return false.
543           _Counter_type __diff = 
544             __gnu_cxx::balloc::__num_bitmaps(__bp);
545
546           if (*(reinterpret_cast<size_t*>
547                 (__bp.first) - (__diff + 1))
548               == __gnu_cxx::balloc::__num_blocks(__bp))
549             return false;
550
551           size_t* __rover = reinterpret_cast<size_t*>(__bp.first) - 1;
552
553           for (_Counter_type __i = 0; __i < __diff; ++__i)
554             {
555               _M_data_offset = __i;
556               if (*__rover)
557                 {
558                   _M_pbitmap = __rover;
559                   return true;
560                 }
561               --__rover;
562             }
563           return false;
564         }
565
566     
567         size_t*
568         _M_get() const throw()
569         { return _M_pbitmap; }
570
571         _Counter_type
572         _M_offset() const throw()
573         { return _M_data_offset * size_t(bits_per_block); }
574       };
575
576
577     /** @class  _Bitmap_counter bitmap_allocator.h bitmap_allocator.h
578      *
579      *  @brief  The bitmap counter which acts as the bitmap
580      *  manipulator, and manages the bit-manipulation functions and
581      *  the searching and identification functions on the bit-map.
582      */
583     // _Tp should be a pointer type.
584     template<typename _Tp>
585       class _Bitmap_counter
586       {
587         typedef typename balloc::__mini_vector<typename std::pair<_Tp, _Tp> > 
588         _BPVector;
589         typedef typename _BPVector::size_type _Index_type;
590         typedef _Tp pointer;
591     
592         _BPVector& _M_vbp;
593         size_t* _M_curr_bmap;
594         size_t* _M_last_bmap_in_block;
595         _Index_type _M_curr_index;
596     
597       public:
598         // Use the 2nd parameter with care. Make sure that such an
599         // entry exists in the vector before passing that particular
600         // index to this ctor.
601         _Bitmap_counter(_BPVector& Rvbp, long __index = -1) : _M_vbp(Rvbp)
602         { this->_M_reset(__index); }
603     
604         void 
605         _M_reset(long __index = -1) throw()
606         {
607           if (__index == -1)
608             {
609               _M_curr_bmap = 0;
610               _M_curr_index = static_cast<_Index_type>(-1);
611               return;
612             }
613
614           _M_curr_index = __index;
615           _M_curr_bmap = reinterpret_cast<size_t*>
616             (_M_vbp[_M_curr_index].first) - 1;
617           
618           _BALLOC_ASSERT(__index <= (long)_M_vbp.size() - 1);
619         
620           _M_last_bmap_in_block = _M_curr_bmap
621             - ((_M_vbp[_M_curr_index].second 
622                 - _M_vbp[_M_curr_index].first + 1) 
623                / size_t(bits_per_block) - 1);
624         }
625     
626         // Dangerous Function! Use with extreme care. Pass to this
627         // function ONLY those values that are known to be correct,
628         // otherwise this will mess up big time.
629         void
630         _M_set_internal_bitmap(size_t* __new_internal_marker) throw()
631         { _M_curr_bmap = __new_internal_marker; }
632     
633         bool
634         _M_finished() const throw()
635         { return(_M_curr_bmap == 0); }
636     
637         _Bitmap_counter&
638         operator++() throw()
639         {
640           if (_M_curr_bmap == _M_last_bmap_in_block)
641             {
642               if (++_M_curr_index == _M_vbp.size())
643                 _M_curr_bmap = 0;
644               else
645                 this->_M_reset(_M_curr_index);
646             }
647           else
648             --_M_curr_bmap;
649           return *this;
650         }
651     
652         size_t*
653         _M_get() const throw()
654         { return _M_curr_bmap; }
655     
656         pointer 
657         _M_base() const throw()
658         { return _M_vbp[_M_curr_index].first; }
659
660         _Index_type
661         _M_offset() const throw()
662         {
663           return size_t(bits_per_block)
664             * ((reinterpret_cast<size_t*>(this->_M_base()) 
665                 - _M_curr_bmap) - 1);
666         }
667     
668         _Index_type
669         _M_where() const throw()
670         { return _M_curr_index; }
671       };
672
673     /** @brief  Mark a memory address as allocated by re-setting the
674      *  corresponding bit in the bit-map.
675      */
676     inline void 
677     __bit_allocate(size_t* __pbmap, size_t __pos) throw()
678     {
679       size_t __mask = 1 << __pos;
680       __mask = ~__mask;
681       *__pbmap &= __mask;
682     }
683   
684     /** @brief  Mark a memory address as free by setting the
685      *  corresponding bit in the bit-map.
686      */
687     inline void 
688     __bit_free(size_t* __pbmap, size_t __pos) throw()
689     {
690       size_t __mask = 1 << __pos;
691       *__pbmap |= __mask;
692     }
693   } // namespace balloc
694
695   /** @brief  Generic Version of the bsf instruction.
696    */
697   inline size_t 
698   _Bit_scan_forward(size_t __num)
699   { return static_cast<size_t>(__builtin_ctzl(__num)); }
700
701   /** @class  free_list bitmap_allocator.h bitmap_allocator.h
702    *
703    *  @brief  The free list class for managing chunks of memory to be
704    *  given to and returned by the bitmap_allocator.
705    */
706   class free_list
707   {
708     typedef size_t* value_type;
709     typedef balloc::__mini_vector<value_type> vector_type;
710     typedef vector_type::iterator iterator;
711
712     struct _LT_pointer_compare
713     {
714       bool
715       operator()(const size_t* __pui, 
716                  const size_t __cui) const throw()
717       { return *__pui < __cui; }
718     };
719
720 #if defined __GTHREADS
721     _Mutex*
722     _M_get_mutex()
723     {
724       static _Mutex _S_mutex;
725       return &_S_mutex;
726     }
727 #endif
728
729     vector_type&
730     _M_get_free_list()
731     {
732       static vector_type _S_free_list;
733       return _S_free_list;
734     }
735
736     /** @brief  Performs validation of memory based on their size.
737      *
738      *  @param  __addr The pointer to the memory block to be
739      *  validated.
740      *
741      *  @detail  Validates the memory block passed to this function and
742      *  appropriately performs the action of managing the free list of
743      *  blocks by adding this block to the free list or deleting this
744      *  or larger blocks from the free list.
745      */
746     void
747     _M_validate(size_t* __addr) throw()
748     {
749       vector_type& __free_list = _M_get_free_list();
750       const vector_type::size_type __max_size = 64;
751       if (__free_list.size() >= __max_size)
752         {
753           // Ok, the threshold value has been reached.  We determine
754           // which block to remove from the list of free blocks.
755           if (*__addr >= *__free_list.back())
756             {
757               // Ok, the new block is greater than or equal to the
758               // last block in the list of free blocks. We just free
759               // the new block.
760               ::operator delete(static_cast<void*>(__addr));
761               return;
762             }
763           else
764             {
765               // Deallocate the last block in the list of free lists,
766               // and insert the new one in it's correct position.
767               ::operator delete(static_cast<void*>(__free_list.back()));
768               __free_list.pop_back();
769             }
770         }
771           
772       // Just add the block to the list of free lists unconditionally.
773       iterator __temp = __gnu_cxx::balloc::__lower_bound
774         (__free_list.begin(), __free_list.end(), 
775          *__addr, _LT_pointer_compare());
776
777       // We may insert the new free list before _temp;
778       __free_list.insert(__temp, __addr);
779     }
780
781     /** @brief  Decides whether the wastage of memory is acceptable for
782      *  the current memory request and returns accordingly.
783      *
784      *  @param __block_size The size of the block available in the free
785      *  list.
786      *
787      *  @param __required_size The required size of the memory block.
788      *
789      *  @return true if the wastage incurred is acceptable, else returns
790      *  false.
791      */
792     bool 
793     _M_should_i_give(size_t __block_size, 
794                      size_t __required_size) throw()
795     {
796       const size_t __max_wastage_percentage = 36;
797       if (__block_size >= __required_size && 
798           (((__block_size - __required_size) * 100 / __block_size)
799            < __max_wastage_percentage))
800         return true;
801       else
802         return false;
803     }
804
805   public:
806     /** @brief This function returns the block of memory to the
807      *  internal free list.
808      *
809      *  @param  __addr The pointer to the memory block that was given
810      *  by a call to the _M_get function.
811      */
812     inline void 
813     _M_insert(size_t* __addr) throw()
814     {
815 #if defined __GTHREADS
816       _Auto_Lock __bfl_lock(_M_get_mutex());
817 #endif
818       // Call _M_validate to decide what should be done with
819       // this particular free list.
820       this->_M_validate(reinterpret_cast<size_t*>(__addr) - 1);
821       // See discussion as to why this is 1!
822     }
823     
824     /** @brief  This function gets a block of memory of the specified
825      *  size from the free list.
826      *
827      *  @param  __sz The size in bytes of the memory required.
828      *
829      *  @return  A pointer to the new memory block of size at least
830      *  equal to that requested.
831      */
832     size_t*
833     _M_get(size_t __sz) throw(std::bad_alloc);
834
835     /** @brief  This function just clears the internal Free List, and
836      *  gives back all the memory to the OS.
837      */
838     void 
839     _M_clear();
840   };
841
842
843   // Forward declare the class.
844   template<typename _Tp> 
845     class bitmap_allocator;
846
847   // Specialize for void:
848   template<>
849     class bitmap_allocator<void>
850     {
851     public:
852       typedef void*       pointer;
853       typedef const void* const_pointer;
854
855       // Reference-to-void members are impossible.
856       typedef void  value_type;
857       template<typename _Tp1>
858         struct rebind
859         {
860           typedef bitmap_allocator<_Tp1> other;
861         };
862     };
863
864   template<typename _Tp>
865     class bitmap_allocator : private free_list
866     {
867     public:
868       typedef std::size_t    size_type;
869       typedef std::ptrdiff_t difference_type;
870       typedef _Tp*        pointer;
871       typedef const _Tp*  const_pointer;
872       typedef _Tp&        reference;
873       typedef const _Tp&  const_reference;
874       typedef _Tp         value_type;
875       template<typename _Tp1>
876         struct rebind
877         {
878           typedef bitmap_allocator<_Tp1> other;
879         };
880
881     private:
882       template<size_t _BSize, size_t _AlignSize>
883         struct aligned_size
884         {
885           enum
886             { 
887               modulus = _BSize % _AlignSize,
888               value = _BSize + (modulus ? _AlignSize - (modulus) : 0)
889             };
890         };
891
892       struct _Alloc_block
893       {
894         char __M_unused[aligned_size<sizeof(value_type),
895                         _BALLOC_ALIGN_BYTES>::value];
896       };
897
898
899       typedef typename std::pair<_Alloc_block*, _Alloc_block*> _Block_pair;
900
901       typedef typename 
902       balloc::__mini_vector<_Block_pair> _BPVector;
903
904 #if defined _BALLOC_SANITY_CHECK
905       // Complexity: O(lg(N)). Where, N is the number of block of size
906       // sizeof(value_type).
907       void 
908       _S_check_for_free_blocks() throw()
909       {
910         typedef typename 
911           __gnu_cxx::balloc::_Ffit_finder<_Alloc_block*> _FFF;
912         _FFF __fff;
913         typedef typename _BPVector::iterator _BPiter;
914         _BPiter __bpi = 
915           __gnu_cxx::balloc::__find_if
916           (_S_mem_blocks.begin(), _S_mem_blocks.end(), 
917            __gnu_cxx::balloc::_Functor_Ref<_FFF>(__fff));
918
919         _BALLOC_ASSERT(__bpi == _S_mem_blocks.end());
920       }
921 #endif
922
923       /** @brief  Responsible for exponentially growing the internal
924        *  memory pool.
925        *
926        *  @throw  std::bad_alloc. If memory can not be allocated.
927        *
928        *  @detail  Complexity: O(1), but internally depends upon the
929        *  complexity of the function free_list::_M_get. The part where
930        *  the bitmap headers are written has complexity: O(X),where X
931        *  is the number of blocks of size sizeof(value_type) within
932        *  the newly acquired block. Having a tight bound.
933        */
934       void 
935       _S_refill_pool() throw(std::bad_alloc)
936       {
937 #if defined _BALLOC_SANITY_CHECK
938         _S_check_for_free_blocks();
939 #endif
940
941         const size_t __num_bitmaps = (_S_block_size
942                                       / size_t(balloc::bits_per_block));
943         const size_t __size_to_allocate = sizeof(size_t) 
944           + _S_block_size * sizeof(_Alloc_block) 
945           + __num_bitmaps * sizeof(size_t);
946
947         size_t* __temp = 
948           reinterpret_cast<size_t*>
949           (this->_M_get(__size_to_allocate));
950         *__temp = 0;
951         ++__temp;
952
953         // The Header information goes at the Beginning of the Block.
954         _Block_pair __bp = 
955           std::make_pair(reinterpret_cast<_Alloc_block*>
956                          (__temp + __num_bitmaps), 
957                          reinterpret_cast<_Alloc_block*>
958                          (__temp + __num_bitmaps) 
959                          + _S_block_size - 1);
960         
961         // Fill the Vector with this information.
962         _S_mem_blocks.push_back(__bp);
963
964         size_t __bit_mask = 0; // 0 Indicates all Allocated.
965         __bit_mask = ~__bit_mask; // 1 Indicates all Free.
966
967         for (size_t __i = 0; __i < __num_bitmaps; ++__i)
968           __temp[__i] = __bit_mask;
969
970         _S_block_size *= 2;
971       }
972
973
974       static _BPVector _S_mem_blocks;
975       static size_t _S_block_size;
976       static __gnu_cxx::balloc::
977       _Bitmap_counter<_Alloc_block*> _S_last_request;
978       static typename _BPVector::size_type _S_last_dealloc_index;
979 #if defined __GTHREADS
980       static _Mutex _S_mut;
981 #endif
982
983     public:
984
985       /** @brief  Allocates memory for a single object of size
986        *  sizeof(_Tp).
987        *
988        *  @throw  std::bad_alloc. If memory can not be allocated.
989        *
990        *  @detail  Complexity: Worst case complexity is O(N), but that
991        *  is hardly ever hit. If and when this particular case is
992        *  encountered, the next few cases are guaranteed to have a
993        *  worst case complexity of O(1)!  That's why this function
994        *  performs very well on average. You can consider this
995        *  function to have a complexity referred to commonly as:
996        *  Amortized Constant time.
997        */
998       pointer 
999       _M_allocate_single_object() throw(std::bad_alloc)
1000       {
1001 #if defined __GTHREADS
1002         _Auto_Lock __bit_lock(&_S_mut);
1003 #endif
1004
1005         // The algorithm is something like this: The last_request
1006         // variable points to the last accessed Bit Map. When such a
1007         // condition occurs, we try to find a free block in the
1008         // current bitmap, or succeeding bitmaps until the last bitmap
1009         // is reached. If no free block turns up, we resort to First
1010         // Fit method.
1011
1012         // WARNING: Do not re-order the condition in the while
1013         // statement below, because it relies on C++'s short-circuit
1014         // evaluation. The return from _S_last_request->_M_get() will
1015         // NOT be dereference able if _S_last_request->_M_finished()
1016         // returns true. This would inevitably lead to a NULL pointer
1017         // dereference if tinkered with.
1018         while (_S_last_request._M_finished() == false
1019                && (*(_S_last_request._M_get()) == 0))
1020           {
1021             _S_last_request.operator++();
1022           }
1023
1024         if (__builtin_expect(_S_last_request._M_finished() == true, false))
1025           {
1026             // Fall Back to First Fit algorithm.
1027             typedef typename 
1028               __gnu_cxx::balloc::_Ffit_finder<_Alloc_block*> _FFF;
1029             _FFF __fff;
1030             typedef typename _BPVector::iterator _BPiter;
1031             _BPiter __bpi = 
1032               __gnu_cxx::balloc::__find_if
1033               (_S_mem_blocks.begin(), _S_mem_blocks.end(), 
1034                __gnu_cxx::balloc::_Functor_Ref<_FFF>(__fff));
1035
1036             if (__bpi != _S_mem_blocks.end())
1037               {
1038                 // Search was successful. Ok, now mark the first bit from
1039                 // the right as 0, meaning Allocated. This bit is obtained
1040                 // by calling _M_get() on __fff.
1041                 size_t __nz_bit = _Bit_scan_forward(*__fff._M_get());
1042                 balloc::__bit_allocate(__fff._M_get(), __nz_bit);
1043
1044                 _S_last_request._M_reset(__bpi - _S_mem_blocks.begin());
1045
1046                 // Now, get the address of the bit we marked as allocated.
1047                 pointer __ret = reinterpret_cast<pointer>
1048                   (__bpi->first + __fff._M_offset() + __nz_bit);
1049                 size_t* __puse_count = 
1050                   reinterpret_cast<size_t*>
1051                   (__bpi->first) 
1052                   - (__gnu_cxx::balloc::__num_bitmaps(*__bpi) + 1);
1053                 
1054                 ++(*__puse_count);
1055                 return __ret;
1056               }
1057             else
1058               {
1059                 // Search was unsuccessful. We Add more memory to the
1060                 // pool by calling _S_refill_pool().
1061                 _S_refill_pool();
1062
1063                 // _M_Reset the _S_last_request structure to the first
1064                 // free block's bit map.
1065                 _S_last_request._M_reset(_S_mem_blocks.size() - 1);
1066
1067                 // Now, mark that bit as allocated.
1068               }
1069           }
1070
1071         // _S_last_request holds a pointer to a valid bit map, that
1072         // points to a free block in memory.
1073         size_t __nz_bit = _Bit_scan_forward(*_S_last_request._M_get());
1074         balloc::__bit_allocate(_S_last_request._M_get(), __nz_bit);
1075
1076         pointer __ret = reinterpret_cast<pointer>
1077           (_S_last_request._M_base() + _S_last_request._M_offset() + __nz_bit);
1078
1079         size_t* __puse_count = reinterpret_cast<size_t*>
1080           (_S_mem_blocks[_S_last_request._M_where()].first)
1081           - (__gnu_cxx::balloc::
1082              __num_bitmaps(_S_mem_blocks[_S_last_request._M_where()]) + 1);
1083
1084         ++(*__puse_count);
1085         return __ret;
1086       }
1087
1088       /** @brief  Deallocates memory that belongs to a single object of
1089        *  size sizeof(_Tp).
1090        *
1091        *  @detail  Complexity: O(lg(N)), but the worst case is not hit
1092        *  often!  This is because containers usually deallocate memory
1093        *  close to each other and this case is handled in O(1) time by
1094        *  the deallocate function.
1095        */
1096       void 
1097       _M_deallocate_single_object(pointer __p) throw()
1098       {
1099 #if defined __GTHREADS
1100         _Auto_Lock __bit_lock(&_S_mut);
1101 #endif
1102         _Alloc_block* __real_p = reinterpret_cast<_Alloc_block*>(__p);
1103
1104         typedef typename _BPVector::iterator _Iterator;
1105         typedef typename _BPVector::difference_type _Difference_type;
1106
1107         _Difference_type __diff;
1108         long __displacement;
1109
1110         _BALLOC_ASSERT(_S_last_dealloc_index >= 0);
1111
1112         
1113         if (__gnu_cxx::balloc::_Inclusive_between<_Alloc_block*>
1114             (__real_p)
1115             (_S_mem_blocks[_S_last_dealloc_index]))
1116           {
1117             _BALLOC_ASSERT(_S_last_dealloc_index <= _S_mem_blocks.size() - 1);
1118
1119             // Initial Assumption was correct!
1120             __diff = _S_last_dealloc_index;
1121             __displacement = __real_p - _S_mem_blocks[__diff].first;
1122           }
1123         else
1124           {
1125             _Iterator _iter = 
1126               __gnu_cxx::balloc::
1127               __find_if(_S_mem_blocks.begin(), 
1128                         _S_mem_blocks.end(), 
1129                         __gnu_cxx::balloc::
1130                         _Inclusive_between<_Alloc_block*>(__real_p));
1131
1132             _BALLOC_ASSERT(_iter != _S_mem_blocks.end());
1133
1134             __diff = _iter - _S_mem_blocks.begin();
1135             __displacement = __real_p - _S_mem_blocks[__diff].first;
1136             _S_last_dealloc_index = __diff;
1137           }
1138
1139         // Get the position of the iterator that has been found.
1140         const size_t __rotate = (__displacement
1141                                  % size_t(balloc::bits_per_block));
1142         size_t* __bitmapC = 
1143           reinterpret_cast<size_t*>
1144           (_S_mem_blocks[__diff].first) - 1;
1145         __bitmapC -= (__displacement / size_t(balloc::bits_per_block));
1146       
1147         balloc::__bit_free(__bitmapC, __rotate);
1148         size_t* __puse_count = reinterpret_cast<size_t*>
1149           (_S_mem_blocks[__diff].first)
1150           - (__gnu_cxx::balloc::__num_bitmaps(_S_mem_blocks[__diff]) + 1);
1151         
1152         _BALLOC_ASSERT(*__puse_count != 0);
1153
1154         --(*__puse_count);
1155
1156         if (__builtin_expect(*__puse_count == 0, false))
1157           {
1158             _S_block_size /= 2;
1159           
1160             // We can safely remove this block.
1161             // _Block_pair __bp = _S_mem_blocks[__diff];
1162             this->_M_insert(__puse_count);
1163             _S_mem_blocks.erase(_S_mem_blocks.begin() + __diff);
1164
1165             // Reset the _S_last_request variable to reflect the
1166             // erased block. We do this to protect future requests
1167             // after the last block has been removed from a particular
1168             // memory Chunk, which in turn has been returned to the
1169             // free list, and hence had been erased from the vector,
1170             // so the size of the vector gets reduced by 1.
1171             if ((_Difference_type)_S_last_request._M_where() >= __diff--)
1172               _S_last_request._M_reset(__diff); 
1173
1174             // If the Index into the vector of the region of memory
1175             // that might hold the next address that will be passed to
1176             // deallocated may have been invalidated due to the above
1177             // erase procedure being called on the vector, hence we
1178             // try to restore this invariant too.
1179             if (_S_last_dealloc_index >= _S_mem_blocks.size())
1180               {
1181                 _S_last_dealloc_index =(__diff != -1 ? __diff : 0);
1182                 _BALLOC_ASSERT(_S_last_dealloc_index >= 0);
1183               }
1184           }
1185       }
1186
1187     public:
1188       bitmap_allocator() throw()
1189       { }
1190
1191       bitmap_allocator(const bitmap_allocator&)
1192       { }
1193
1194       template<typename _Tp1>
1195         bitmap_allocator(const bitmap_allocator<_Tp1>&) throw()
1196         { }
1197
1198       ~bitmap_allocator() throw()
1199       { }
1200
1201       pointer 
1202       allocate(size_type __n)
1203       {
1204         if (__builtin_expect(__n > this->max_size(), false))
1205           std::__throw_bad_alloc();
1206
1207         if (__builtin_expect(__n == 1, true))
1208           return this->_M_allocate_single_object();
1209         else
1210           { 
1211             const size_type __b = __n * sizeof(value_type);
1212             return reinterpret_cast<pointer>(::operator new(__b));
1213           }
1214       }
1215
1216       pointer 
1217       allocate(size_type __n, typename bitmap_allocator<void>::const_pointer)
1218       { return allocate(__n); }
1219
1220       void 
1221       deallocate(pointer __p, size_type __n) throw()
1222       {
1223         if (__builtin_expect(__p != 0, true))
1224           {
1225             if (__builtin_expect(__n == 1, true))
1226               this->_M_deallocate_single_object(__p);
1227             else
1228               ::operator delete(__p);
1229           }
1230       }
1231
1232       pointer 
1233       address(reference __r) const
1234       { return &__r; }
1235
1236       const_pointer 
1237       address(const_reference __r) const
1238       { return &__r; }
1239
1240       size_type 
1241       max_size() const throw()
1242       { return size_type(-1) / sizeof(value_type); }
1243
1244       void 
1245       construct(pointer __p, const_reference __data)
1246       { ::new(__p) value_type(__data); }
1247
1248       void 
1249       destroy(pointer __p)
1250       { __p->~value_type(); }
1251     };
1252
1253   template<typename _Tp1, typename _Tp2>
1254     bool 
1255     operator==(const bitmap_allocator<_Tp1>&, 
1256                const bitmap_allocator<_Tp2>&) throw()
1257     { return true; }
1258   
1259   template<typename _Tp1, typename _Tp2>
1260     bool 
1261     operator!=(const bitmap_allocator<_Tp1>&, 
1262                const bitmap_allocator<_Tp2>&) throw() 
1263   { return false; }
1264
1265   // Static member definitions.
1266   template<typename _Tp>
1267     typename bitmap_allocator<_Tp>::_BPVector
1268     bitmap_allocator<_Tp>::_S_mem_blocks;
1269
1270   template<typename _Tp>
1271     size_t bitmap_allocator<_Tp>::_S_block_size = 
1272     2 * size_t(balloc::bits_per_block);
1273
1274   template<typename _Tp>
1275     typename __gnu_cxx::bitmap_allocator<_Tp>::_BPVector::size_type 
1276     bitmap_allocator<_Tp>::_S_last_dealloc_index = 0;
1277
1278   template<typename _Tp>
1279     __gnu_cxx::balloc::_Bitmap_counter 
1280   <typename bitmap_allocator<_Tp>::_Alloc_block*>
1281     bitmap_allocator<_Tp>::_S_last_request(_S_mem_blocks);
1282
1283 #if defined __GTHREADS
1284   template<typename _Tp>
1285     __gnu_cxx::_Mutex
1286     bitmap_allocator<_Tp>::_S_mut;
1287 #endif
1288
1289
1290 }
1291
1292 #endif 
1293
1294 //  LocalWords:  namespace GTHREADS bool const gthread endif Mutex mutex