cyclegraph: add full promise resolution, node merging
[c11tester.git] / cyclegraph.cc
index 2dc2eae9503a92f1117be1345441242d3a8f1437..46b0d4ac4eb803df74d57e53148d0d463f343e26 100644 (file)
@@ -8,9 +8,7 @@
 CycleGraph::CycleGraph() :
        discovered(new HashTable<const CycleNode *, const CycleNode *, uintptr_t, 4, model_malloc, model_calloc, model_free>(16)),
        hasCycles(false),
-       oldCycles(false),
-       hasRMWViolation(false),
-       oldRMWViolation(false)
+       oldCycles(false)
 {
 }
 
@@ -49,12 +47,39 @@ CycleNode * CycleGraph::getNode(const ModelAction *action)
 }
 
 /**
- * Adds an edge between two ModelActions. The ModelAction @a to is ordered
- * after the ModelAction @a from.
- * @param to The edge points to this ModelAction
- * @param from The edge comes from this ModelAction
+ * @brief Returns a CycleNode corresponding to a promise
+ *
+ * Gets (or creates, if none exist) a CycleNode corresponding to a promised
+ * value.
+ *
+ * @param promise The Promise generated by a reader
+ * @return The CycleNode corresponding to the Promise
  */
-void CycleGraph::addEdge(const ModelAction *from, const ModelAction *to)
+CycleNode * CycleGraph::getNode(const Promise *promise)
+{
+       const ModelAction *reader = promise->get_action();
+       CycleNode *node = readerToPromiseNode.get(reader);
+       if (node == NULL) {
+               node = new CycleNode(promise);
+               readerToPromiseNode.put(reader, node);
+       }
+       return node;
+}
+
+/*
+ * @brief Adds an edge between objects
+ *
+ * This function will add an edge between any two objects which can be
+ * associated with a CycleNode. That is, if they have a CycleGraph::getNode
+ * implementation.
+ *
+ * The object to is ordered after the object from.
+ *
+ * @param to The edge points to this object, of type T
+ * @param from The edge comes from this object, of type U
+ */
+template <typename T, typename U>
+void CycleGraph::addEdge(const T from, const U to)
 {
        ASSERT(from);
        ASSERT(to);
@@ -62,24 +87,111 @@ void CycleGraph::addEdge(const ModelAction *from, const ModelAction *to)
        CycleNode *fromnode = getNode(from);
        CycleNode *tonode = getNode(to);
 
+       addNodeEdge(fromnode, tonode);
+}
+
+/**
+ * @return false if the resolution results in a cycle; true otherwise
+ */
+bool CycleGraph::resolvePromise(ModelAction *reader, ModelAction *writer,
+               promise_list_t *mustResolve)
+{
+       CycleNode *promise_node = readerToPromiseNode.get(reader);
+       CycleNode *w_node = actionToNode.get(writer);
+       ASSERT(promise_node);
+
+       if (w_node)
+               return mergeNodes(w_node, promise_node, mustResolve);
+       /* No existing write-node; just convert the promise-node */
+       promise_node->resolvePromise(writer);
+       readerToPromiseNode.put(reader, NULL); /* erase promise_node */
+       putNode(writer, promise_node);
+       return true;
+}
+
+/**
+ * @brief Merge two CycleNodes that represent the same write
+ *
+ * Note that this operation cannot be rolled back.
+ *
+ * @param w_node The write ModelAction node with which to merge
+ * @param p_node The Promise node to merge. Will be destroyed after this
+ * function.
+ * @param mustMerge Return (pass-by-reference) any additional Promises that
+ * must also be merged with w_node
+ *
+ * @return false if the merge results in a cycle; true otherwise
+ */
+bool CycleGraph::mergeNodes(CycleNode *w_node, CycleNode *p_node,
+               promise_list_t *mustMerge)
+{
+       ASSERT(!w_node->is_promise());
+       ASSERT(p_node->is_promise());
+       const Promise *promise = p_node->getPromise();
+       if (!promise->is_compatible(w_node->getAction())) {
+               hasCycles = true;
+               return false;
+       }
+
+       /* Transfer back edges to w_node */
+       while (p_node->getNumBackEdges() > 0) {
+               CycleNode *back = p_node->removeBackEdge();
+               if (back != w_node) {
+                       if (back->is_promise()) {
+                               if (checkReachable(w_node, back)) {
+                                       /* Edge would create cycle; merge instead */
+                                       mustMerge->push_back(back->getPromise());
+                                       if (!mergeNodes(w_node, back, mustMerge))
+                                               return false;
+                               } else
+                                       back->addEdge(w_node);
+                       } else
+                               addNodeEdge(back, w_node);
+               }
+       }
+
+       /* Transfer forward edges to w_node */
+       while (p_node->getNumEdges() > 0) {
+               CycleNode *forward = p_node->removeEdge();
+               if (forward != w_node) {
+                       if (forward->is_promise()) {
+                               if (checkReachable(forward, w_node)) {
+                                       mustMerge->push_back(forward->getPromise());
+                                       if (!mergeNodes(w_node, forward, mustMerge))
+                                               return false;
+                               } else
+                                       w_node->addEdge(forward);
+                       } else
+                               addNodeEdge(w_node, forward);
+               }
+       }
+
+       /* erase p_node */
+       readerToPromiseNode.put(promise->get_action(), NULL);
+       delete p_node;
+
+       return !hasCycles;
+}
+
+/**
+ * Adds an edge between two CycleNodes.
+ * @param fromnode The edge comes from this CycleNode
+ * @param tonode The edge points to this CycleNode
+ */
+void CycleGraph::addNodeEdge(CycleNode *fromnode, CycleNode *tonode)
+{
        if (!hasCycles)
                hasCycles = checkReachable(tonode, fromnode);
 
        if (fromnode->addEdge(tonode))
                rollbackvector.push_back(fromnode);
 
-
-       CycleNode *rmwnode = fromnode->getRMW();
-
        /*
         * If the fromnode has a rmwnode that is not the tonode, we should add
         * an edge between its rmwnode and the tonode
-        *
-        * If tonode is also a rmw, don't do this check as the execution is
-        * doomed and we'll catch the problem elsewhere, but we want to allow
-        * for the possibility of sending to's write value to rmwnode
         */
-       if (rmwnode != NULL && !to->is_rmw()) {
+       CycleNode *rmwnode = fromnode->getRMW();
+       if (rmwnode && rmwnode != tonode) {
                if (!hasCycles)
                        hasCycles = checkReachable(tonode, rmwnode);
 
@@ -88,10 +200,17 @@ void CycleGraph::addEdge(const ModelAction *from, const ModelAction *to)
        }
 }
 
-/** Handles special case of a RMW action.  The ModelAction rmw reads
- *  from the ModelAction from.  The key differences are: (1) no write
- *  can occur in between the rmw and the from action.  Only one RMW
- *  action can read from a given write.
+/**
+ * @brief Add an edge between a write and the RMW which reads from it
+ *
+ * Handles special case of a RMW action, where the ModelAction rmw reads from
+ * the ModelAction from. The key differences are:
+ * (1) no write can occur in between the rmw and the from action.
+ * (2) Only one RMW action can read from a given write.
+ *
+ * @param from The edge comes from this ModelAction
+ * @param rmw The edge points to this ModelAction; this action must read from
+ * ModelAction from
  */
 void CycleGraph::addRMWEdge(const ModelAction *from, const ModelAction *rmw)
 {
@@ -102,11 +221,10 @@ void CycleGraph::addRMWEdge(const ModelAction *from, const ModelAction *rmw)
        CycleNode *rmwnode = getNode(rmw);
 
        /* Two RMW actions cannot read from the same write. */
-       if (fromnode->setRMW(rmwnode)) {
-               hasRMWViolation = true;
-       } else {
+       if (fromnode->setRMW(rmwnode))
+               hasCycles = true;
+       else
                rmwrollbackvector.push_back(fromnode);
-       }
 
        /* Transfer all outgoing edges from the from node to the rmw node */
        /* This process should not add a cycle because either:
@@ -123,11 +241,7 @@ void CycleGraph::addRMWEdge(const ModelAction *from, const ModelAction *rmw)
                }
        }
 
-       if (!hasCycles)
-               hasCycles = checkReachable(rmwnode, fromnode);
-
-       if (fromnode->addEdge(rmwnode))
-               rollbackvector.push_back(fromnode);
+       addNodeEdge(fromnode, rmwnode);
 }
 
 #if SUPPORT_MOD_ORDER_DUMP
@@ -219,7 +333,7 @@ bool CycleGraph::checkPromise(const ModelAction *fromact, Promise *promise) cons
                CycleNode *node = queue.back();
                queue.pop_back();
 
-               if (promise->increment_threads(node->getAction()->get_tid())) {
+               if (promise->eliminate_thread(node->getAction()->get_tid())) {
                        return true;
                }
 
@@ -236,36 +350,31 @@ bool CycleGraph::checkPromise(const ModelAction *fromact, Promise *promise) cons
 
 void CycleGraph::startChanges()
 {
-       ASSERT(rollbackvector.size() == 0);
-       ASSERT(rmwrollbackvector.size() == 0);
+       ASSERT(rollbackvector.empty());
+       ASSERT(rmwrollbackvector.empty());
        ASSERT(oldCycles == hasCycles);
-       ASSERT(oldRMWViolation == hasRMWViolation);
 }
 
 /** Commit changes to the cyclegraph. */
 void CycleGraph::commitChanges()
 {
-       rollbackvector.resize(0);
-       rmwrollbackvector.resize(0);
+       rollbackvector.clear();
+       rmwrollbackvector.clear();
        oldCycles = hasCycles;
-       oldRMWViolation = hasRMWViolation;
 }
 
 /** Rollback changes to the previous commit. */
 void CycleGraph::rollbackChanges()
 {
-       for (unsigned int i = 0; i < rollbackvector.size(); i++) {
+       for (unsigned int i = 0; i < rollbackvector.size(); i++)
                rollbackvector[i]->popEdge();
-       }
 
-       for (unsigned int i = 0; i < rmwrollbackvector.size(); i++) {
+       for (unsigned int i = 0; i < rmwrollbackvector.size(); i++)
                rmwrollbackvector[i]->clearRMW();
-       }
 
        hasCycles = oldCycles;
-       hasRMWViolation = oldRMWViolation;
-       rollbackvector.resize(0);
-       rmwrollbackvector.resize(0);
+       rollbackvector.clear();
+       rmwrollbackvector.clear();
 }
 
 /** @returns whether a CycleGraph contains cycles. */
@@ -274,17 +383,24 @@ bool CycleGraph::checkForCycles() const
        return hasCycles;
 }
 
-bool CycleGraph::checkForRMWViolation() const
-{
-       return hasRMWViolation;
-}
-
 /**
  * @brief Constructor for a CycleNode
  * @param act The ModelAction for this node
  */
 CycleNode::CycleNode(const ModelAction *act) :
        action(act),
+       promise(NULL),
+       hasRMW(NULL)
+{
+}
+
+/**
+ * @brief Constructor for a Promise CycleNode
+ * @param promise The Promise which was generated
+ */
+CycleNode::CycleNode(const Promise *promise) :
+       action(NULL),
+       promise(promise),
        hasRMW(NULL)
 {
 }
@@ -314,9 +430,58 @@ unsigned int CycleNode::getNumBackEdges() const
        return back_edges.size();
 }
 
+/**
+ * @brief Remove an element from a vector
+ * @param v The vector
+ * @param n The element to remove
+ * @return True if the element was found; false otherwise
+ */
+template <typename T>
+static bool vector_remove_node(std::vector<T, SnapshotAlloc<T> >& v, const T n)
+{
+       for (unsigned int i = 0; i < v.size(); i++) {
+               if (v[i] == n) {
+                       v.erase(v.begin() + i);
+                       return true;
+               }
+       }
+       return false;
+}
+
+/**
+ * @brief Remove a (forward) edge from this CycleNode
+ * @return The CycleNode which was popped, if one exists; otherwise NULL
+ */
+CycleNode * CycleNode::removeEdge()
+{
+       if (edges.empty())
+               return NULL;
+
+       CycleNode *ret = edges.back();
+       edges.pop_back();
+       vector_remove_node(ret->back_edges, this);
+       return ret;
+}
+
+/**
+ * @brief Remove a (back) edge from this CycleNode
+ * @return The CycleNode which was popped, if one exists; otherwise NULL
+ */
+CycleNode * CycleNode::removeBackEdge()
+{
+       if (back_edges.empty())
+               return NULL;
+
+       CycleNode *ret = back_edges.back();
+       back_edges.pop_back();
+       vector_remove_node(ret->edges, this);
+       return ret;
+}
+
 /**
  * Adds an edge from this CycleNode to another CycleNode.
  * @param node The node to which we add a directed edge
+ * @return True if this edge is a new edge; false otherwise
  */
 bool CycleNode::addEdge(CycleNode *node)
 {
@@ -347,3 +512,19 @@ bool CycleNode::setRMW(CycleNode *node)
        hasRMW = node;
        return false;
 }
+
+/**
+ * Convert a Promise CycleNode into a concrete-valued CycleNode. Should only be
+ * used when there's no existing ModelAction CycleNode for this write.
+ *
+ * @param writer The ModelAction which wrote the future value represented by
+ * this CycleNode
+ */
+void CycleNode::resolvePromise(const ModelAction *writer)
+{
+       ASSERT(is_promise());
+       ASSERT(promise->is_compatible(writer));
+       action = writer;
+       promise = NULL;
+       ASSERT(!is_promise());
+}