Fixed Clang build
[libcds.git] / cds / intrusive / msqueue.h
index 83fd71bb3581472960c585fd6791f21b1abbb404..5eafbba3b0f9bb93ff7620d91128cb75c2f3a5cd 100644 (file)
@@ -1,11 +1,39 @@
-//$$CDS-header$$
+/*
+    This file is a part of libcds - Concurrent Data Structures library
 
-#ifndef __CDS_INTRUSIVE_MSQUEUE_H
-#define __CDS_INTRUSIVE_MSQUEUE_H
+    (C) Copyright Maxim Khizhinsky (libcds.dev@gmail.com) 2006-2016
+
+    Source code repo: http://github.com/khizmax/libcds/
+    Download: http://sourceforge.net/projects/libcds/files/
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+    modification, are permitted provided that the following conditions are met:
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+    * Redistributions of source code must retain the above copyright notice, this
+      list of conditions and the following disclaimer.
+
+    * Redistributions in binary form must reproduce the above copyright notice,
+      this list of conditions and the following disclaimer in the documentation
+      and/or other materials provided with the distribution.
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+    AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
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+    DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR
+    SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER
+    CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY,
+    OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE
+    OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
+*/
+
+#ifndef CDSLIB_INTRUSIVE_MSQUEUE_H
+#define CDSLIB_INTRUSIVE_MSQUEUE_H
 
 #include <type_traits>
 #include <cds/intrusive/details/single_link_struct.h>
-#include <cds/cxx11_atomic.h>
+#include <cds/algo/atomic.h>
 
 namespace cds { namespace intrusive {
 
@@ -21,7 +49,7 @@ namespace cds { namespace intrusive {
             - Tag - a \ref cds_intrusive_hook_tag "tag"
         */
         template <class GC, typename Tag = opt::none >
-        using node = cds::intrusive::single_link::node< GC, Tag > ;
+        using node = cds::intrusive::single_link::node< GC, Tag >;
 
         /// Base hook
         /**
@@ -67,7 +95,7 @@ namespace cds { namespace intrusive {
         template <typename Counter = cds::atomicity::event_counter >
         struct stat
         {
-            typedef Counter     counter_type    ;   ///< Counter type
+            typedef Counter     counter_type;   ///< Counter type
 
             counter_type m_EnqueueCount      ;  ///< Enqueue call count
             counter_type m_DequeueCount      ;  ///< Dequeue call count
@@ -75,6 +103,7 @@ namespace cds { namespace intrusive {
             counter_type m_DequeueRace       ;  ///< Count of dequeue race conditions encountered
             counter_type m_AdvanceTailError  ;  ///< Count of "advance tail failed" events
             counter_type m_BadTail           ;  ///< Count of events "Tail is not pointed to the last item in the queue"
+            counter_type m_EmptyDequeue      ;  ///< Count of dequeue from empty queue
 
             /// Register enqueue call
             void onEnqueue()                { ++m_EnqueueCount; }
@@ -88,6 +117,8 @@ namespace cds { namespace intrusive {
             void onAdvanceTailFailed()      { ++m_AdvanceTailError; }
             /// Register event "Tail is not pointed to last item in the queue"
             void onBadTail()                { ++m_BadTail; }
+            /// Register dequeuing from empty queue
+            void onEmptyDequeue()           { ++m_EmptyDequeue; }
 
             //@cond
             void reset()
@@ -98,6 +129,7 @@ namespace cds { namespace intrusive {
                 m_DequeueRace.reset();
                 m_AdvanceTailError.reset();
                 m_BadTail.reset();
+                m_EmptyDequeue.reset();
             }
 
             stat& operator +=( stat const& s )
@@ -108,6 +140,7 @@ namespace cds { namespace intrusive {
                 m_DequeueRace += s.m_DequeueRace.get();
                 m_AdvanceTailError += s.m_AdvanceTailError.get();
                 m_BadTail += s.m_BadTail.get();
+                m_EmptyDequeue += s.m_EmptyDequeue.get();
 
                 return *this;
             }
@@ -115,27 +148,26 @@ namespace cds { namespace intrusive {
         };
 
         /// Dummy queue statistics - no counting is performed, no overhead. Support interface like \p msqueue::stat
-        /** @ingroup cds_intrusive_helper
-        */
         struct empty_stat
         {
             //@cond
-            void onEnqueue()                {}
-            void onDequeue()                {}
-            void onEnqueueRace()            {}
-            void onDequeueRace()            {}
-            void onAdvanceTailFailed()      {}
-            void onBadTail()                {}
+            void onEnqueue()                const {}
+            void onDequeue()                const {}
+            void onEnqueueRace()            const {}
+            void onDequeueRace()            const {}
+            void onAdvanceTailFailed()      const {}
+            void onBadTail()                const {}
+            void onEmptyDequeue()           const {}
 
             void reset() {}
-            empty_stat& operator +=( empty_stat const& )
+            empty_stat& operator +=( empty_stat const& )
             {
                 return *this;
             }
             //@endcond
         };
 
-        /// MSQueue default type traits
+        /// MSQueue default traits
         struct traits
         {
             /// Back-off strategy
@@ -158,42 +190,41 @@ namespace cds { namespace intrusive {
             typedef msqueue::empty_stat         stat;
 
             /// C++ memory ordering model
-            /** 
+            /**
                 Can be \p opt::v::relaxed_ordering (relaxed memory model, the default)
                 or \p opt::v::sequential_consistent (sequentially consisnent memory model).
             */
             typedef opt::v::relaxed_ordering    memory_model;
 
             /// Link checking, see \p cds::opt::link_checker
-            static const opt::link_check_type link_checker = opt::debug_check_link;
+            static CDS_CONSTEXPR const opt::link_check_type link_checker = opt::debug_check_link;
 
-            /// Alignment of internal queue data. Default is \p opt::cache_line_alignment
-            enum { alignment = opt::cache_line_alignment };
+            /// Padding for internal critical atomic data. Default is \p opt::cache_line_padding
+            enum { padding = opt::cache_line_padding };
         };
 
         /// Metafunction converting option list to \p msqueue::traits
         /**
-            This is a wrapper for <tt> cds::opt::make_options< type_traits, Options...> </tt>
             Supported \p Options are:
 
-            - opt::hook - hook used. Possible hooks are: \p msqueue::base_hook, \p msqueue::member_hook, \p msqueue::traits_hook.
+            - \p opt::hook - hook used. Possible hooks are: \p msqueue::base_hook, \p msqueue::member_hook, \p msqueue::traits_hook.
                 If the option is not specified, \p %msqueue::base_hook<> is used.
-            - opt::back_off - back-off strategy used, default is \p cds::backoff::empty.
-            - opt::disposer - the functor used for dispose removed items. Default is \p opt::v::empty_disposer. This option is used
+            - \p opt::back_off - back-off strategy used, default is \p cds::backoff::empty.
+            - \p opt::disposer - the functor used for dispose removed items. Default is \p opt::v::empty_disposer. This option is used
                 when dequeuing.
-            - opt::link_checker - the type of node's link fields checking. Default is \p opt::debug_check_link
-            - opt::item_counter - the type of item counting feature. Default is \p cds::atomicity::empty_item_counter (item counting disabled)
+            - \p opt::link_checker - the type of node's link fields checking. Default is \p opt::debug_check_link
+            - \p opt::item_counter - the type of item counting feature. Default is \p cds::atomicity::empty_item_counter (item counting disabled)
                 To enable item counting use \p cds::atomicity::item_counter
-            - opt::stat - the type to gather internal statistics.
+            - \p opt::stat - the type to gather internal statistics.
                 Possible statistics types are: \p msqueue::stat, \p msqueue::empty_stat, user-provided class that supports \p %msqueue::stat interface.
-                Default is \p %msqueue::empty_stat.
-            - opt::alignment - the alignment for internal queue data. Default is \p opt::cache_line_alignment
-            - opt::memory_model - C++ memory ordering model. Can be \p opt::v::relaxed_ordering (relaxed memory model, the default)
+                Default is \p %msqueue::empty_stat (internal statistics disabled).
+            - \p opt::padding - padding for internal critical atomic data. Default is \p opt::cache_line_padding
+            - \p opt::memory_model - C++ memory ordering model. Can be \p opt::v::relaxed_ordering (relaxed memory model, the default)
                 or \p opt::v::sequential_consistent (sequentially consisnent memory model).
 
             Example: declare \p %MSQueue with item counting and internal statistics
             \code
-            typedef cds::intrusive::MSQueue< cds::gc::HP, Foo, 
+            typedef cds::intrusive::MSQueue< cds::gc::HP, Foo,
                 typename cds::intrusive::msqueue::make_traits<
                     cds::intrusive::opt:hook< cds::intrusive::msqueue::base_hook< cds::opt::gc<cds:gc::HP> >>,
                     cds::opt::item_counte< cds::atomicity::item_counter >,
@@ -213,8 +244,6 @@ namespace cds { namespace intrusive {
             >::type type;
 #   endif
         };
-
-
     } // namespace msqueue
 
     /// Michael & Scott's intrusive lock-free queue
@@ -224,7 +253,7 @@ namespace cds { namespace intrusive {
 
         Template arguments:
         - \p GC - garbage collector type: \p gc::HP, \p gc::DHP
-        - \p T - type to be stored in the queue. A value of type \p T must be derived from \p msqueue::node for \p msqueue::base_hook,
+        - \p T - type of value to be stored in the queue. A value of type \p T must be derived from \p msqueue::node for \p msqueue::base_hook,
             or it should have a member of type \p %msqueue::node for \p msqueue::member_hook,
             or it should be convertible to \p %msqueue::node for \p msqueue::traits_hook.
         - \p Traits - queue traits, default is \p msqueue::traits. You can use \p msqueue::make_traits
@@ -237,8 +266,8 @@ namespace cds { namespace intrusive {
             typedef cds::intrusive::MSQueue< cds::gc::HP, Foo, myTraits > myQueue;
 
             // Equivalent make_traits example:
-            typedef cds::intrusive::MSQueue< cds::gc::HP, Foo, 
-                typename cds::intrusive::msqueue::make_traits< 
+            typedef cds::intrusive::MSQueue< cds::gc::HP, Foo,
+                typename cds::intrusive::msqueue::make_traits<
                     cds::opt::stat< cds::intrusive::msqueue::stat<> >,
                     cds::opt::item_counter< cds::atomicity::item_counter >
                 >::type
@@ -286,7 +315,7 @@ namespace cds { namespace intrusive {
         // Example 2:
         //  MSQueue with Hazard Pointer garbage collector,
         //  member hook + item disposer + item counter,
-        //  without alignment of internal queue data
+        //  without padding of internal queue data
         //  Use msqueue::make_traits
         struct Bar
         {
@@ -306,17 +335,17 @@ namespace cds { namespace intrusive {
                 >
                 ,ci::opt::disposer< fooDisposer >
                 ,cds::opt::item_counter< cds::atomicity::item_counter >
-                ,cds::opt::alignment< cds::opt::no_special_alignment >
+                ,cds::opt::padding< cds::opt::no_special_padding >
             >::type
         > barQueue;
         \endcode
     */
-    template <typename GC, typename T, typename Traits>
+    template <typename GC, typename T, typename Traits = msqueue::traits>
     class MSQueue
     {
     public:
         typedef GC gc;          ///< Garbage collector
-        typedef T  value_type;  ///< type of value stored in the queue
+        typedef T  value_type;  ///< type of value to be stored in the queue
         typedef Traits traits;  ///< Queue traits
 
         typedef typename traits::hook       hook;       ///< hook type
@@ -336,21 +365,24 @@ namespace cds { namespace intrusive {
             typedef MSQueue< GC2, T2, Traits2 > other;   ///< Rebinding result
         };
 
+        static CDS_CONSTEXPR const size_t c_nHazardPtrCount = 2; ///< Count of hazard pointer required for the algorithm
+
     protected:
         //@cond
 
         // GC and node_type::gc must be the same
         static_assert((std::is_same<gc, typename node_type::gc>::value), "GC and node_type::gc must be the same");
 
-        typedef intrusive::node_to_value<MSQueue> node_to_value;
-        typedef typename opt::details::alignment_setter< typename node_type::atomic_node_ptr, traits::alignment >::type aligned_node_ptr;
-        typedef typename opt::details::alignment_setter< node_type, traits::alignment >::type dummy_node_type;
+        typedef typename node_type::atomic_node_ptr atomic_node_ptr;
 
-        aligned_node_ptr    m_pHead ;           ///< Queue's head pointer
-        aligned_node_ptr    m_pTail ;           ///< Queue's tail pointer
-        dummy_node_type     m_Dummy ;           ///< dummy node
-        item_counter        m_ItemCounter   ;   ///< Item counter
-        stat                m_Stat  ;           ///< Internal statistics
+        atomic_node_ptr    m_pHead;        ///< Queue's head pointer
+        typename opt::details::apply_padding< atomic_node_ptr, traits::padding >::padding_type pad1_;
+        atomic_node_ptr    m_pTail;        ///< Queue's tail pointer
+        typename opt::details::apply_padding< atomic_node_ptr, traits::padding >::padding_type pad2_;
+        node_type          m_Dummy;        ///< dummy node
+        typename opt::details::apply_padding< node_type, traits::padding >::padding_type pad3_;
+        item_counter        m_ItemCounter; ///< Item counter
+        stat                m_Stat;        ///< Internal statistics
         //@endcond
 
         //@cond
@@ -368,14 +400,15 @@ namespace cds { namespace intrusive {
 
             node_type * h;
             while ( true ) {
-                h = res.guards.protect( 0, m_pHead, node_to_value() );
-                pNext = h->m_pNext.load( memory_model::memory_order_relaxed );
-                res.guards.assign( 1, node_to_value()( pNext ));
+                h = res.guards.protect( 0, m_pHead, []( node_type * p ) -> value_type * { return node_traits::to_value_ptr( p );});
+                pNext = res.guards.protect( 1, h->m_pNext, []( node_type * p ) -> value_type * { return node_traits::to_value_ptr( p );});
                 if ( m_pHead.load(memory_model::memory_order_acquire) != h )
                     continue;
 
-                if ( pNext == nullptr )
-                    return false ;    // empty queue
+                if ( pNext == nullptr ) {
+                    m_Stat.onEmptyDequeue();
+                    return false;    // empty queue
+                }
 
                 node_type * t = m_pTail.load(memory_model::memory_order_acquire);
                 if ( h == t ) {
@@ -385,7 +418,7 @@ namespace cds { namespace intrusive {
                     continue;
                 }
 
-                if ( m_pHead.compare_exchange_strong( h, pNext, memory_model::memory_order_release, atomics::memory_order_relaxed ))
+                if ( m_pHead.compare_exchange_strong( h, pNext, memory_model::memory_order_acquire, atomics::memory_order_relaxed ))
                     break;
 
                 m_Stat.onDequeueRace();
@@ -418,15 +451,18 @@ namespace cds { namespace intrusive {
             // HP retiring cycle since m_Dummy is member of MSQueue and may be destroyed
             // before HP retiring cycle invocation.
             // So, we will never clear m_Dummy
-            if ( p != &m_Dummy ) {
-                gc::retire( node_traits::to_value_ptr(p),
-                    []( value_type * ptr ) {
-                        assert( ptr != nullptr );
-                        MSQueue::clear_links( node_traits::to_node_ptr( ptr ) );
-                        disposer()(ptr);
-                    }
-                );
-            }
+
+            struct disposer_thunk {
+                void operator()( value_type * p ) const
+                {
+                    assert( p != nullptr );
+                    MSQueue::clear_links( node_traits::to_node_ptr( p ) );
+                    disposer()(p);
+                }
+            };
+
+            if ( p != &m_Dummy )
+                gc::template retire<disposer_thunk>( node_traits::to_value_ptr( p ) );
         }
         //@endcond
 
@@ -457,25 +493,6 @@ namespace cds { namespace intrusive {
             dispose_node( pHead );
         }
 
-        /// Returns queue's item count
-        /**
-            The value returned depends on \p msqueue::traits::item_counter. For \p atomicity::empty_item_counter,
-            this function always returns 0.
-
-            @note Even if you use real item counter and it returns 0, this fact is not mean that the queue
-            is empty. To check queue emptyness use \p empty() method.
-        */
-        size_t size() const
-        {
-            return m_ItemCounter.value();
-        }
-
-        /// Returns reference to internal statistics
-        stat const& statistics() const
-        {
-            return m_Stat;
-        }
-
         /// Enqueues \p val value into the queue.
         /** @anchor cds_intrusive_MSQueue_enqueue
             The function always returns \p true.
@@ -490,7 +507,7 @@ namespace cds { namespace intrusive {
 
             node_type * t;
             while ( true ) {
-                t = guard.protect( m_pTail, node_to_value() );
+                t = guard.protect( m_pTail, []( node_type * p ) -> value_type * { return node_traits::to_value_ptr( p );});
 
                 node_type * pNext = t->m_pNext.load(memory_model::memory_order_acquire);
                 if ( pNext != nullptr ) {
@@ -510,7 +527,7 @@ namespace cds { namespace intrusive {
             ++m_ItemCounter;
             m_Stat.onEnqueue();
 
-            if ( !m_pTail.compare_exchange_strong( t, pNew, memory_model::memory_order_acq_rel, atomics::memory_order_relaxed ))
+            if ( !m_pTail.compare_exchange_strong( t, pNew, memory_model::memory_order_release, atomics::memory_order_relaxed ))
                 m_Stat.onAdvanceTailFailed();
             return true;
         }
@@ -567,7 +584,8 @@ namespace cds { namespace intrusive {
         bool empty() const
         {
             typename gc::Guard guard;
-            return guard.protect( m_pHead, node_to_value() )->m_pNext.load( memory_model::memory_order_relaxed ) == nullptr;
+            node_type * p = guard.protect( m_pHead, []( node_type * p ) -> value_type * { return node_traits::to_value_ptr( p );});
+            return p->m_pNext.load( memory_model::memory_order_relaxed ) == nullptr;
         }
 
         /// Clear the queue
@@ -580,8 +598,27 @@ namespace cds { namespace intrusive {
         {
             while ( dequeue() );
         }
+
+        /// Returns queue's item count
+        /**
+            The value returned depends on \p msqueue::traits::item_counter. For \p atomicity::empty_item_counter,
+            this function always returns 0.
+
+            @note Even if you use real item counter and it returns 0, this fact is not mean that the queue
+            is empty. To check queue emptyness use \p empty() method.
+        */
+        size_t size() const
+        {
+            return m_ItemCounter.value();
+        }
+
+        /// Returns reference to internal statistics
+        stat const& statistics() const
+        {
+            return m_Stat;
+        }
     };
 
 }} // namespace cds::intrusive
 
-#endif // #ifndef __CDS_INTRUSIVE_MSQUEUE_H
+#endif // #ifndef CDSLIB_INTRUSIVE_MSQUEUE_H