action.h

   1 /** @file action.h
   2  *  @brief Models actions taken by threads.
   3  */
   4
   5 #ifndef __ACTION_H__
   6 #define __ACTION_H__
   7
   8 #include <cstddef>
   9 #include <inttypes.h>
  10
  11 #include "mymemory.h"
  12 #include "memoryorder.h"
  13 #include "modeltypes.h"
  14
  15 /* Forward declarations */
  16 class ClockVector;
  17 class Thread;
  18 class Promise;
  19
  20 namespace std {
  21         class mutex;
  22 }
  23
  24 using std::memory_order;
  25 using std::memory_order_relaxed;
  26 using std::memory_order_acquire;
  27 using std::memory_order_release;
  28 using std::memory_order_acq_rel;
  29 using std::memory_order_seq_cst;
  30
  31 /**
  32  * @brief A recognizable don't-care value for use in the ModelAction::value
  33  * field
  34  *
  35  * Note that this value can be legitimately used by a program, and hence by
  36  * iteself does not indicate no value.
  37  */
  38 #define VALUE_NONE 0xdeadbeef
  39
  40 /** @brief Represents an action type, identifying one of several types of
  41  * ModelAction */
  42 typedef enum action_type {
  43         MODEL_FIXUP_RELSEQ,   /**< Special ModelAction: finalize a release
  44                                *   sequence */
  45         THREAD_CREATE,        /**< A thread creation action */
  46         THREAD_START,         /**< First action in each thread */
  47         THREAD_YIELD,         /**< A thread yield action */
  48         THREAD_JOIN,          /**< A thread join action */
  49         THREAD_FINISH,        /**< A thread completion action */
  50         ATOMIC_UNINIT,        /**< Represents an uninitialized atomic */
  51         ATOMIC_READ,          /**< An atomic read action */
  52         ATOMIC_WRITE,         /**< An atomic write action */
  53         ATOMIC_RMWR,          /**< The read part of an atomic RMW action */
  54         ATOMIC_RMW,           /**< The write part of an atomic RMW action */
  55         ATOMIC_RMWC,          /**< Convert an atomic RMW action into a READ */
  56         ATOMIC_INIT,          /**< Initialization of an atomic object (e.g.,
  57                                *   atomic_init()) */
  58         ATOMIC_FENCE,         /**< A fence action */
  59         ATOMIC_LOCK,          /**< A lock action */
  60         ATOMIC_TRYLOCK,       /**< A trylock action */
  61         ATOMIC_UNLOCK,        /**< An unlock action */
  62         ATOMIC_NOTIFY_ONE,    /**< A notify_one action */
  63         ATOMIC_NOTIFY_ALL,    /**< A notify all action */
  64         ATOMIC_WAIT           /**< A wait action */
  65 } action_type_t;
  66
  67 /* Forward declaration */
  68 class Node;
  69 class ClockVector;
  70
  71 /**
  72  * @brief Represents a single atomic action
  73  *
  74  * A ModelAction is always allocated as non-snapshotting, because it is used in
  75  * multiple executions during backtracking. Except for fake uninitialized
  76  * (ATOMIC_UNINIT) ModelActions, each action is assigned a unique sequence
  77  * number.
  78  */
  79 class ModelAction {
  80 public:
  81         ModelAction(action_type_t type, memory_order order, void *loc, uint64_t value = VALUE_NONE, Thread *thread = NULL);
  82         ~ModelAction();
  83         void print() const;
  84
  85         thread_id_t get_tid() const { return tid; }
  86         action_type get_type() const { return type; }
  87         memory_order get_mo() const { return order; }
  88         void * get_location() const { return location; }
  89         modelclock_t get_seq_number() const { return seq_number; }
  90         uint64_t get_value() const { return value; }
  91         uint64_t get_reads_from_value() const;
  92         uint64_t get_write_value() const;
  93         uint64_t get_return_value() const;
  94         const ModelAction * get_reads_from() const { return reads_from; }
  95         Promise * get_reads_from_promise() const { return reads_from_promise; }
  96         std::mutex * get_mutex() const;
  97
  98         Node * get_node() const;
  99         void set_node(Node *n) { node = n; }
 100
 101         void set_read_from(const ModelAction *act);
 102         void set_read_from_promise(Promise *promise);
 103
 104         /** Store the most recent fence-release from the same thread
 105          *  @param fence The fence-release that occured prior to this */
 106         void set_last_fence_release(const ModelAction *fence) { last_fence_release = fence; }
 107         /** @return The most recent fence-release from the same thread */
 108         const ModelAction * get_last_fence_release() const { return last_fence_release; }
 109
 110         void copy_from_new(ModelAction *newaction);
 111         void set_seq_number(modelclock_t num);
 112         void set_try_lock(bool obtainedlock);
 113         bool is_thread_start() const;
 114         bool is_thread_join() const;
 115         bool is_relseq_fixup() const;
 116         bool is_mutex_op() const;
 117         bool is_lock() const;
 118         bool is_trylock() const;
 119         bool is_unlock() const;
 120         bool is_wait() const;
 121         bool is_notify() const;
 122         bool is_notify_one() const;
 123         bool is_success_lock() const;
 124         bool is_failed_trylock() const;
 125         bool is_atomic_var() const;
 126         bool is_uninitialized() const;
 127         bool is_read() const;
 128         bool is_write() const;
 129         bool is_yield() const;
 130         bool could_be_write() const;
 131         bool is_rmwr() const;
 132         bool is_rmwc() const;
 133         bool is_rmw() const;
 134         bool is_fence() const;
 135         bool is_initialization() const;
 136         bool is_relaxed() const;
 137         bool is_acquire() const;
 138         bool is_release() const;
 139         bool is_seqcst() const;
 140         bool same_var(const ModelAction *act) const;
 141         bool same_thread(const ModelAction *act) const;
 142         bool is_conflicting_lock(const ModelAction *act) const;
 143         bool could_synchronize_with(const ModelAction *act) const;
 144
 145         Thread * get_thread_operand() const;
 146
 147         void create_cv(const ModelAction *parent = NULL);
 148         ClockVector * get_cv() const { return cv; }
 149         bool synchronize_with(const ModelAction *act);
 150
 151         bool has_synchronized_with(const ModelAction *act) const;
 152         bool happens_before(const ModelAction *act) const;
 153
 154         inline bool operator <(const ModelAction& act) const {
 155                 return get_seq_number() < act.get_seq_number();
 156         }
 157         inline bool operator >(const ModelAction& act) const {
 158                 return get_seq_number() > act.get_seq_number();
 159         }
 160
 161         void process_rmw(ModelAction * act);
 162         void copy_typeandorder(ModelAction * act);
 163
 164         void set_sleep_flag() { sleep_flag=true; }
 165         bool get_sleep_flag() { return sleep_flag; }
 166         unsigned int hash() const;
 167
 168         bool equals(const ModelAction *x) const { return this == x; }
 169         bool equals(const Promise *x) const { return false; }
 170
 171         bool may_read_from(const ModelAction *write) const;
 172         bool may_read_from(const Promise *promise) const;
 173         MEMALLOC
 174 private:
 175
 176         /** @brief Type of action (read, write, RMW, fence, thread create, etc.) */
 177         action_type type;
 178
 179         /** @brief The memory order for this operation. */
 180         memory_order order;
 181
 182         /** @brief A pointer to the memory location for this action. */
 183         void *location;
 184
 185         /** @brief The thread id that performed this action. */
 186         thread_id_t tid;
 187
 188         /** @brief The value written (for write or RMW; undefined for read) */
 189         uint64_t value;
 190
 191         /**
 192          * @brief The store that this action reads from
 193          *
 194          * Only valid for reads
 195          */
 196         const ModelAction *reads_from;
 197
 198         /**
 199          * @brief The promise that this action reads from
 200          *
 201          * Only valid for reads
 202          */
 203         Promise *reads_from_promise;
 204
 205         /** @brief The last fence release from the same thread */
 206         const ModelAction *last_fence_release;
 207
 208         /**
 209          * @brief A back reference to a Node in NodeStack
 210          *
 211          * Only set if this ModelAction is saved on the NodeStack. (A
 212          * ModelAction can be thrown away before it ever enters the NodeStack.)
 213          */
 214         Node *node;
 215
 216         /**
 217          * @brief The sequence number of this action
 218          *
 219          * Except for ATOMIC_UNINIT actions, this number should be unique and
 220          * should represent the action's position in the execution order.
 221          */
 222         modelclock_t seq_number;
 223
 224         /**
 225          * @brief The clock vector for this operation
 226          *
 227          * Technically, this is only needed for potentially synchronizing
 228          * (e.g., non-relaxed) operations, but it is very handy to have these
 229          * vectors for all operations.
 230          */
 231         ClockVector *cv;
 232
 233         bool sleep_flag;
 234 };
 235
 236 #endif /* __ACTION_H__ */