2003-06-14 Stefan Jahn <stefan@lkcc.org>
[bpt/guile.git] / libguile / threads.h
index df83f75..cb08b72 100644 (file)
@@ -3,46 +3,22 @@
 #ifndef SCM_THREADS_H
 #define SCM_THREADS_H
 
-/* Copyright (C) 1996,1997,1998,2000,2001, 2002 Free Software Foundation, Inc.
+/* Copyright (C) 1996,1997,1998,2000,2001, 2002, 2003 Free Software Foundation, Inc.
  *
- * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
- * it under the terms of the GNU General Public License as published by
- * the Free Software Foundation; either version 2, or (at your option)
- * any later version.
+ * This library is free software; you can redistribute it and/or
+ * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
+ * License as published by the Free Software Foundation; either
+ * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  *
- * This program is distributed in the hope that it will be useful,
+ * This library is distributed in the hope that it will be useful,
  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
- * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
- * GNU General Public License for more details.
+ * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
+ * Lesser General Public License for more details.
  *
- * You should have received a copy of the GNU General Public License
- * along with this software; see the file COPYING.  If not, write to
- * the Free Software Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330,
- * Boston, MA 02111-1307 USA
- *
- * As a special exception, the Free Software Foundation gives permission
- * for additional uses of the text contained in its release of GUILE.
- *
- * The exception is that, if you link the GUILE library with other files
- * to produce an executable, this does not by itself cause the
- * resulting executable to be covered by the GNU General Public License.
- * Your use of that executable is in no way restricted on account of
- * linking the GUILE library code into it.
- *
- * This exception does not however invalidate any other reasons why
- * the executable file might be covered by the GNU General Public License.
- *
- * This exception applies only to the code released by the
- * Free Software Foundation under the name GUILE.  If you copy
- * code from other Free Software Foundation releases into a copy of
- * GUILE, as the General Public License permits, the exception does
- * not apply to the code that you add in this way.  To avoid misleading
- * anyone as to the status of such modified files, you must delete
- * this exception notice from them.
- *
- * If you write modifications of your own for GUILE, it is your choice
- * whether to permit this exception to apply to your modifications.
- * If you do not wish that, delete this exception notice.  */
+ * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
+ * License along with this library; if not, write to the Free Software
+ * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA 02111-1307 USA
+ */
 
 \f
 
 #include "libguile/throw.h"
 #include "libguile/root.h"
 #include "libguile/iselect.h"
+#include "libguile/threads-plugin.h"
 \f
 
 /* smob tags for the thread datatypes */
 SCM_API scm_t_bits scm_tc16_thread;
 SCM_API scm_t_bits scm_tc16_mutex;
+SCM_API scm_t_bits scm_tc16_fair_mutex;
 SCM_API scm_t_bits scm_tc16_condvar;
+SCM_API scm_t_bits scm_tc16_fair_condvar;
 
-#define SCM_THREADP(x)      SCM_TYP16_PREDICATE (scm_tc16_thread, x)
-#define SCM_THREAD_DATA(x)  ((void *) SCM_CELL_WORD_1 (x))
+#define SCM_THREADP(x)        SCM_TYP16_PREDICATE (scm_tc16_thread, x)
+#define SCM_THREAD_DATA(x)    ((scm_thread *) SCM_CELL_WORD_1 (x))
 
-#define SCM_MUTEXP(x)       SCM_TYP16_PREDICATE (scm_tc16_mutex, x)
-#define SCM_MUTEX_DATA(x)   ((void *) SCM_CELL_WORD_1 (x))
+#define SCM_MUTEXP(x)         SCM_TYP16_PREDICATE (scm_tc16_mutex, x)
+#define SCM_FAIR_MUTEX_P(x)   SCM_TYP16_PREDICATE (scm_tc16_fair_mutex, x)
+#define SCM_MUTEX_DATA(x)     ((void *) SCM_CELL_WORD_1 (x))
 
-#define SCM_CONDVARP(x)     SCM_TYP16_PREDICATE (scm_tc16_condvar, x)
-#define SCM_CONDVAR_DATA(x) ((void *) SCM_CELL_WORD_1 (x))
+#define SCM_CONDVARP(x)       SCM_TYP16_PREDICATE (scm_tc16_condvar, x)
+#define SCM_FAIR_CONDVAR_P(x) SCM_TYP16_PREDICATE (scm_tc16_fair_condvar, x)
+#define SCM_CONDVAR_DATA(x)   ((void *) SCM_CELL_WORD_1 (x))
 
 #define SCM_VALIDATE_THREAD(pos, a) \
  SCM_MAKE_VALIDATE_MSG (pos, a, THREADP, "thread")
 
 #define SCM_VALIDATE_MUTEX(pos, a) \
- SCM_MAKE_VALIDATE_MSG (pos, a, MUTEXP, "mutex")
+ SCM_ASSERT_TYPE (SCM_MUTEXP (a) || SCM_FAIR_MUTEX_P (a), \
+                  a, pos, FUNC_NAME, "mutex");
 
 #define SCM_VALIDATE_CONDVAR(pos, a) \
- SCM_MAKE_VALIDATE_MSG (pos, a, CONDVARP, "condition variable")
+ SCM_ASSERT_TYPE (SCM_CONDVARP (a) || SCM_FAIR_CONDVAR_P (a), \
+                  a, pos, FUNC_NAME, "condition variable");
 
 SCM_API void scm_threads_mark_stacks (void);
 SCM_API void scm_init_threads (SCM_STACKITEM *);
 SCM_API void scm_init_thread_procs (void);
 
+#if SCM_USE_PTHREAD_THREADS
+# include "libguile/pthread-threads.h"
+#else
+# include "libguile/null-threads.h"
+#endif
+
+/*----------------------------------------------------------------------*/
+/* Low-level C API */
+
+/* The purpose of this API is seamless, simple and thread package
+   independent interaction with Guile threads from the application.
+
+   Note that Guile also uses it to implement itself, just like
+   with the rest of the application API.
+ */
+
+/* MDJ 021209 <djurfeldt@nada.kth.se>:
+   The separation of the plugin interface (currently in
+   pthread-threads.h and null-threads.h) and the low-level C API needs
+   to be completed in a sensible way.
+ */
+
+/* Deprecate this name and rename to scm_thread_create?
+   Introduce the other two arguments in pthread_create to prepare for
+   the future?
+ */
 SCM_API SCM scm_spawn_thread (scm_t_catch_body body, void *body_data,
                              scm_t_catch_handler handler, void *handler_data);
 
+#define scm_thread_join                scm_i_plugin_thread_join
+#define scm_thread_detach      scm_i_plugin_thread_detach
+#define scm_thread_self                scm_i_plugin_thread_self
+#define scm_thread_yield       scm_i_plugin_thread_yield
+
+#define scm_mutex_init         scm_i_plugin_mutex_init 
+#define scm_mutex_destroy      scm_i_plugin_mutex_destroy
+SCM_API int scm_mutex_lock (scm_t_mutex *m);
+#define scm_mutex_trylock      scm_i_plugin_mutex_trylock 
+#define scm_mutex_unlock       scm_i_plugin_mutex_unlock 
+
+/* Guile itself needs recursive mutexes.  See for example the
+   implentation of scm_force in eval.c.
+
+   Note that scm_rec_mutex_lock et al can be replaced by direct usage
+   of the corresponding pthread functions if we use the pthread
+   debugging API to access the stack top (in which case there is no
+   longer any need to save the top of the stack before blocking).
+
+   It's therefore highly motivated to use these calls in situations
+   where Guile or the application needs recursive mutexes.
+ */
+#define scm_rec_mutex_init     scm_i_plugin_rec_mutex_init
+#define scm_rec_mutex_destroy  scm_i_plugin_rec_mutex_destroy
+/* It's a safer bet to use the following functions.
+   The future of the _init functions is uncertain.
+ */
+SCM_API scm_t_rec_mutex *scm_make_rec_mutex (void);
+SCM_API void scm_rec_mutex_free (scm_t_rec_mutex *);
+SCM_API int scm_rec_mutex_lock (scm_t_rec_mutex *m);
+#define scm_rec_mutex_trylock  scm_i_plugin_rec_mutex_trylock 
+#define scm_rec_mutex_unlock   scm_i_plugin_rec_mutex_unlock 
+
+#define scm_cond_init          scm_i_plugin_cond_init 
+#define scm_cond_destroy       scm_i_plugin_cond_destroy 
+SCM_API int scm_cond_wait (scm_t_cond *c, scm_t_mutex *m);
+SCM_API int scm_cond_timedwait (scm_t_cond *c,
+                               scm_t_mutex *m,
+                               const scm_t_timespec *t);
+#define scm_cond_signal                scm_i_plugin_cond_signal 
+#define scm_cond_broadcast     scm_i_plugin_cond_broadcast 
+
+#define scm_key_create         scm_i_plugin_key_create 
+#define scm_key_delete         scm_i_plugin_key_delete 
+SCM_API int scm_setspecific (scm_t_key k, void *s);
+SCM_API void *scm_getspecific (scm_t_key k);
+
+#define scm_thread_select      scm_internal_select
+
+/* The application must scm_leave_guile() before entering any piece of
+   code which can
+   1. block, or
+   2. execute for any longer period of time without calling SCM_TICK
+
+   Note, though, that it is *not* necessary to use these calls
+   together with any call in this API.
+ */
+
+SCM_API void scm_enter_guile (void);
+SCM_API void scm_leave_guile (void);
+
+/* Better versions (although we need the former ones also in order to
+   avoid forcing code restructuring in existing applications): */
+/*fixme* Not implemented yet! */
+SCM_API void *scm_in_guile (void (*func) (void*), void *data);
+SCM_API void *scm_outside_guile (void (*func) (void*), void *data);
+
 /* These are versions of the ordinary sleep and usleep functions
    that play nicely with the thread system.  */
 SCM_API unsigned long scm_thread_sleep (unsigned long);
 SCM_API unsigned long scm_thread_usleep (unsigned long);
 
+/* End of low-level C API */
+/*----------------------------------------------------------------------*/
+
+typedef struct scm_thread scm_thread;
+
+SCM_API void scm_i_enter_guile (scm_thread *t);
+SCM_API scm_thread *scm_i_leave_guile (void);
+
 /* Critical sections */
 
-/* Since only one thread can be active anyway, we don't need to do
-   anything special around critical sections.  In fact, that's the
-   reason we do only support cooperative threading: Guile's critical
-   regions have not been completely identified yet.  (I think.) */
+/* This is the generic critical section for places where we are too
+   lazy to allocate a specific mutex. */
+extern scm_t_mutex scm_i_critical_section_mutex;
 
-#define SCM_CRITICAL_SECTION_START 
-#define SCM_CRITICAL_SECTION_END 
+#define SCM_CRITICAL_SECTION_START \
+  scm_mutex_lock (&scm_i_critical_section_mutex)
+#define SCM_CRITICAL_SECTION_END \
+  scm_mutex_unlock (&scm_i_critical_section_mutex)
 
-/* Switching */
+/* This is the temporary support for the old ALLOW/DEFER ints sections */
+extern scm_t_rec_mutex scm_i_defer_mutex;
 
-SCM_API int scm_i_switch_counter;
-#define SCM_I_THREAD_SWITCH_COUNT 50
+extern int scm_i_thread_go_to_sleep;
+
+void scm_i_thread_put_to_sleep (void);
+void scm_i_thread_wake_up (void);
+void scm_i_thread_invalidate_freelists (void);
+void scm_i_thread_sleep_for_gc (void);
+void scm_threads_prehistory (void);
+void scm_threads_init_first_thread (void);
 
 #define SCM_THREAD_SWITCHING_CODE \
 do { \
-  scm_i_switch_counter--; \
-  if (scm_i_switch_counter == 0) \
-    { \
-      scm_i_switch_counter = SCM_I_THREAD_SWITCH_COUNT; \
-      scm_yield(); \
-    } \
+  if (scm_i_thread_go_to_sleep) \
+    scm_i_thread_sleep_for_gc (); \
 } while (0)
 
+SCM scm_i_create_thread (scm_t_catch_body body, void *body_data,
+                        scm_t_catch_handler handler, void *handler_data,
+                        SCM protects);
+
 /* The C versions of the Scheme-visible thread functions.  */
-SCM_API SCM scm_yield (void);
 SCM_API SCM scm_call_with_new_thread (SCM thunk, SCM handler);
+SCM_API SCM scm_yield (void);
 SCM_API SCM scm_join_thread (SCM t);
 SCM_API SCM scm_make_mutex (void);
+SCM_API SCM scm_make_fair_mutex (void);
 SCM_API SCM scm_lock_mutex (SCM m);
 SCM_API SCM scm_try_mutex (SCM m);
 SCM_API SCM scm_unlock_mutex (SCM m);
 SCM_API SCM scm_make_condition_variable (void);
+SCM_API SCM scm_make_fair_condition_variable (void);
 SCM_API SCM scm_wait_condition_variable (SCM cond, SCM mutex);
 SCM_API SCM scm_timed_wait_condition_variable (SCM cond, SCM mutex,
                                               SCM abstime);
@@ -136,26 +230,16 @@ SCM_API SCM scm_thread_exited_p (SCM thread);
 
 SCM_API scm_root_state *scm_i_thread_root (SCM thread);
 
-SCM_API void *scm_i_thread_data;
-SCM_API void scm_i_set_thread_data (void *);
-#define SCM_THREAD_LOCAL_DATA        scm_i_thread_data
-#define SCM_SET_THREAD_LOCAL_DATA(x) scm_i_set_thread_data(x)
-
-#ifndef HAVE_STRUCT_TIMESPEC
-/* POSIX.4 structure for a time value.  This is like a `struct timeval' but
-   has nanoseconds instead of microseconds.  */
-struct timespec
-{
-  long int tv_sec;             /* Seconds.  */
-  long int tv_nsec;            /* Nanoseconds.  */
-};
-#endif
+#define SCM_CURRENT_THREAD \
+  ((scm_thread *) scm_i_plugin_getspecific (scm_i_thread_key))
+extern scm_t_key scm_i_thread_key;
 
-#ifdef USE_COPT_THREADS
-#include "libguile/pthread-threads.h"
-#else
-#include "libguile/null-threads.h"
-#endif
+/* These macros have confusing names.
+   They really refer to the root state of the running thread. */
+#define SCM_THREAD_LOCAL_DATA (scm_getspecific (scm_i_root_state_key))
+#define SCM_SET_THREAD_LOCAL_DATA(x) scm_i_set_thread_data(x)
+SCM_API scm_t_key scm_i_root_state_key;
+SCM_API void scm_i_set_thread_data (void *);
 
 #endif  /* SCM_THREADS_H */