threads-model.h

   1 /** @file threads-model.h
   2  *  @brief Model Checker Thread class.
   3  */
   4
   5 #ifndef __THREADS_MODEL_H__
   6 #define __THREADS_MODEL_H__
   7
   8 #include <stdint.h>
   9
  10 #include "mymemory.h"
  11 #include <threads.h>
  12 #include "modeltypes.h"
  13 #include "stl-model.h"
  14 #include "context.h"
  15
  16 struct thread_params {
  17         thrd_start_t func;
  18         void *arg;
  19 };
  20
  21 /** @brief Represents the state of a user Thread */
  22 typedef enum thread_state {
  23         /** Thread was just created and hasn't run yet */
  24         THREAD_CREATED,
  25         /** Thread is running */
  26         THREAD_RUNNING,
  27         /** Thread is not currently running but is ready to run */
  28         THREAD_READY,
  29         /**
  30          * Thread is waiting on another action (e.g., thread completion, lock
  31          * release, etc.)
  32          */
  33         THREAD_BLOCKED,
  34         /** Thread has completed its execution */
  35         THREAD_COMPLETED
  36 } thread_state;
  37
  38 class ModelAction;
  39
  40 /** @brief A Thread is created for each user-space thread */
  41 class Thread {
  42 public:
  43         Thread(thread_id_t tid);
  44         Thread(thread_id_t tid, thrd_t *t, void (*func)(void *), void *a, Thread *parent);
  45         Thread(thread_id_t tid, thrd_t *t, void *(*func)(void *), void *a, Thread *parent);
  46
  47         ~Thread();
  48         void complete();
  49
  50         static int swap(ucontext_t *ctxt, Thread *t);
  51         static int swap(Thread *t, ucontext_t *ctxt);
  52
  53         thread_state get_state() const { return state; }
  54         void set_state(thread_state s);
  55         thread_id_t get_id() const;
  56         thrd_t get_thrd_t() const { return *user_thread; }
  57         Thread * get_parent() const { return parent; }
  58
  59         void set_creation(ModelAction *act) { creation = act; }
  60         ModelAction * get_creation() const { return creation; }
  61
  62         /**
  63          * Set a return value for the last action in this thread (e.g., for an
  64          * atomic read).
  65          * @param value The value to return
  66          */
  67         void set_return_value(uint64_t value) { last_action_val = value; }
  68
  69         /**
  70          * Retrieve a return value for the last action in this thread. Used,
  71          * for instance, for an atomic read to return the 'read' value. Should
  72          * be called from a user context.
  73          * @return The value 'returned' by the action
  74          */
  75         uint64_t get_return_value() const { return last_action_val; }
  76
  77         /** @set and get the return value from pthread functions */
  78         void set_pthread_return(void *ret) { pthread_return = ret; }
  79         void * get_pthread_return() { return pthread_return; }
  80
  81         /** @return True if this thread is finished executing */
  82         bool is_complete() const { return state == THREAD_COMPLETED; }
  83
  84         /** @return True if this thread is blocked */
  85         bool is_blocked() const { return state == THREAD_BLOCKED; }
  86
  87         /** @return The pending (next) ModelAction for this Thread
  88          *  @see Thread::pending */
  89         ModelAction * get_pending() const { return pending; }
  90
  91         /** @brief Set the pending (next) ModelAction for this Thread
  92          *  @param act The pending ModelAction
  93          *  @see Thread::pending */
  94         void set_pending(ModelAction *act) { pending = act; }
  95
  96         Thread * waiting_on() const;
  97         bool is_waiting_on(const Thread *t) const;
  98
  99         bool is_model_thread() const { return model_thread; }
 100
 101         friend void thread_startup();
 102
 103         /**
 104          * Intentionally NOT allocated with MODELALLOC or SNAPSHOTALLOC.
 105          * Threads should be allocated on the user's normal (snapshotting) heap
 106          * to allow their allocation/deallocation to follow the same pattern as
 107          * the rest of the backtracked/replayed program.
 108          */
 109         void * operator new(size_t size) {
 110                 return Thread_malloc(size);
 111         }
 112         void operator delete(void *p, size_t size) {
 113                 Thread_free(p);
 114         }
 115         void * operator new[](size_t size) {
 116                 return Thread_malloc(size);
 117         }
 118         void operator delete[](void *p, size_t size) {
 119                 Thread_free(p);
 120         }
 121 private:
 122         int create_context();
 123
 124         /** @brief The parent Thread which created this Thread */
 125         Thread * const parent;
 126
 127         /** @brief The THREAD_CREATE ModelAction which created this Thread */
 128         ModelAction *creation;
 129
 130         /**
 131          * @brief The next ModelAction to be run by this Thread
 132          *
 133          * This action should be kept updated by the ModelChecker, so that we
 134          * always know what the next ModelAction's memory_order, action type,
 135          * and location are.
 136          */
 137         ModelAction *pending;
 138
 139         void (*start_routine)(void *);
 140         void *(*pstart_routine)(void *);
 141
 142         void *arg;
 143         ucontext_t context;
 144         void *stack;
 145         thrd_t *user_thread;
 146         thread_id_t id;
 147         thread_state state;
 148
 149         /**
 150          * The value returned by the last action in this thread
 151          * @see Thread::set_return_value()
 152          * @see Thread::get_return_value()
 153          */
 154         uint64_t last_action_val;
 155
 156         /** the value return from pthread functions */
 157         void * pthread_return;
 158
 159         /** @brief Is this Thread a special model-checker thread? */
 160         const bool model_thread;
 161 };
 162
 163 Thread * thread_current();
 164
 165 static inline thread_id_t thrd_to_id(thrd_t t)
 166 {
 167         return t.priv->get_id();
 168 }
 169
 170 /**
 171  * @brief Map a zero-based integer index to a unique thread ID
 172  *
 173  * This is the inverse of id_to_int
 174  */
 175 static inline thread_id_t int_to_id(int i)
 176 {
 177         return i;
 178 }
 179
 180 /**
 181  * @brief Map a unique thread ID to a zero-based integer index
 182  *
 183  * This is the inverse of int_to_id
 184  */
 185 static inline int id_to_int(thread_id_t id)
 186 {
 187         return id;
 188 }
 189
 190 #endif /* __THREADS_MODEL_H__ */