Improved searching/removing paths
[libcds.git] / cds / intrusive / impl / iterable_list.h
index 603d30158702b19da6f5944d0016a082500423eb..54fb2c9ce1c034b701a75b8fa13887e680ce9675 100644 (file)
@@ -5,7 +5,7 @@
 
     Source code repo: http://github.com/khizmax/libcds/
     Download: http://sourceforge.net/projects/libcds/files/
-    
+
     Redistribution and use in source and binary forms, with or without
     modification, are permitted provided that the following conditions are met:
 
@@ -40,7 +40,10 @@ namespace cds { namespace intrusive {
     /** @ingroup cds_intrusive_list
         \anchor cds_intrusive_IterableList_hp
 
-        This lock-free list implementation supports thread-safe iterators.
+        This non-blocking list implementation supports thread-safe iterators;
+        searching and removing are lock-free, inserting is non-blocking because it
+        uses a light-weight synchronization based on marked pointers.
+
         Unlike \p cds::intrusive::MichaelList the iterable list does not require
         any hook in \p T to be stored in the list.
 
@@ -141,7 +144,7 @@ namespace cds { namespace intrusive {
 
         typedef typename gc::template guarded_ptr< value_type > guarded_ptr; ///< Guarded pointer
 
-        static CDS_CONSTEXPR const size_t c_nHazardPtrCount = 2; ///< Count of hazard pointer required for the algorithm
+        static CDS_CONSTEXPR const size_t c_nHazardPtrCount = 3; ///< Count of hazard pointer required for the algorithm
 
         //@cond
         // Rebind traits (split-list support)
@@ -160,24 +163,34 @@ namespace cds { namespace intrusive {
         //@endcond
 
     protected:
+        //@cond
         typedef atomics::atomic< node_type* > atomic_node_ptr;  ///< Atomic node pointer
         typedef atomic_node_ptr               auxiliary_head;   ///< Auxiliary head type (for split-list support)
+        typedef typename node_type::marked_data_ptr marked_data_ptr;
+
+        node_type       m_Head;
+        node_type       m_Tail;
 
-        atomic_node_ptr m_pHead;        ///< Head pointer
         item_counter    m_ItemCounter;  ///< Item counter
         mutable stat    m_Stat;         ///< Internal statistics
 
-        //@cond
         typedef cds::details::Allocator< node_type, node_allocator > cxx_node_allocator;
 
         /// Position pointer for item search
         struct position {
-            atomic_node_ptr * pHead; ///< Previous node (pointer to pPrev->next or to m_pHead)
+            node_type const*  pHead;
             node_type *       pPrev;  ///< Previous node
             node_type *       pCur;   ///< Current node
 
-            value_type *      pFound; ///< Value of \p pCur->data, valid only if data found
-            typename gc::Guard guard; ///< guard for \p pFound
+            value_type *      pFound;       ///< Value of \p pCur->data, valid only if data found
+
+            typename gc::Guard guard;       ///< guard for \p pFound
+        };
+
+        struct insert_position: public position
+        {
+            value_type *        pPrevVal;     ///< Value of \p pPrev->data, can be \p nullptr
+            typename gc::Guard  prevGuard;   ///< guard for \p pPrevVal
         };
         //@endcond
 
@@ -189,32 +202,28 @@ namespace cds { namespace intrusive {
             friend class IterableList;
 
         protected:
-            node_type*  m_pNode;
+            node_type const*          m_pNode;
             typename gc::Guard  m_Guard; // data guard
 
             void next()
             {
-                while ( m_pNode ) {
-                    m_pNode = m_pNode->next.load( memory_model::memory_order_acquire );
-                    if ( !m_pNode ) {
-                        m_Guard.clear();
-                        break;
-                    }
-                    if ( m_Guard.protect( m_pNode->data ))
-                        break;
+                for ( node_type* p = m_pNode->next.load( memory_model::memory_order_relaxed ); p != m_pNode; p = p->next.load( memory_model::memory_order_relaxed ))
+                {
+                    m_pNode = p;
+                    if ( m_Guard.protect( p->data, []( marked_data_ptr p ) { return p.ptr(); }).ptr())
+                        return;
                 }
+                m_Guard.clear();
             }
 
-            explicit iterator_type( atomic_node_ptr const& pNode )
-                : m_pNode( pNode.load( memory_model::memory_order_acquire ))
+            explicit iterator_type( node_type const* pNode )
+                : m_pNode( pNode )
             {
-                if ( m_pNode ) {
-                    if ( !m_Guard.protect( m_pNode->data ))
-                        next();
-                }
+                if ( !m_Guard.protect( pNode->data, []( marked_data_ptr p ) { return p.ptr(); }).ptr())
+                    next();
             }
 
-            iterator_type( node_type* pNode, value_type* pVal )
+            iterator_type( node_type const* pNode, value_type* pVal )
                 : m_pNode( pNode )
             {
                 if ( m_pNode ) {
@@ -239,13 +248,13 @@ namespace cds { namespace intrusive {
 
             value_ptr operator ->() const
             {
-                return m_Guard.get<value_type>();
+                return m_Guard.template get<value_type>();
             }
 
             value_ref operator *() const
             {
                 assert( m_Guard.get_native() != nullptr );
-                return *m_Guard.get<value_type>();
+                return *m_Guard.template get<value_type>();
             }
 
             /// Pre-increment
@@ -340,7 +349,7 @@ namespace cds { namespace intrusive {
         */
         iterator begin()
         {
-            return iterator( m_pHead );
+            return iterator( &m_Head );
         }
 
         /// Returns an iterator that addresses the location succeeding the last element in a list
@@ -353,46 +362,48 @@ namespace cds { namespace intrusive {
         */
         iterator end()
         {
-            return iterator();
+            return iterator( &m_Tail );
         }
 
         /// Returns a forward const iterator addressing the first element in a list
         const_iterator cbegin() const
         {
-            return const_iterator( m_pHead );
+            return const_iterator( &m_Head );
         }
 
         /// Returns a forward const iterator addressing the first element in a list
         const_iterator begin() const
         {
-            return const_iterator( m_pHead );
+            return const_iterator( &m_Head );
         }
 
         /// Returns an const iterator that addresses the location succeeding the last element in a list
         const_iterator end() const
         {
-            return const_iterator();
+            return const_iterator( &m_Tail );
         }
 
         /// Returns an const iterator that addresses the location succeeding the last element in a list
         const_iterator cend() const
         {
-            return const_iterator();
+            return const_iterator( &m_Tail );
         }
     //@}
 
     public:
         /// Default constructor initializes empty list
         IterableList()
-            : m_pHead( nullptr )
-        {}
+        {
+            init_list();
+        }
 
         //@cond
         template <typename Stat, typename = std::enable_if<std::is_same<stat, iterable_list::wrapped_stat<Stat>>::value >>
         explicit IterableList( Stat& st )
-            : m_pHead( nullptr )
-            , m_Stat( st )
-        {}
+            : m_Stat( st )
+        {
+            init_list();
+        }
         //@endcond
 
         /// Destroys the list object
@@ -410,7 +421,7 @@ namespace cds { namespace intrusive {
         */
         bool insert( value_type& val )
         {
-            return insert_at( m_pHead, val );
+            return insert_at( &m_Head, val );
         }
 
         /// Inserts new node
@@ -435,7 +446,7 @@ namespace cds { namespace intrusive {
         template <typename Func>
         bool insert( value_type& val, Func f )
         {
-            return insert_at( m_pHead, val, f );
+            return insert_at( &m_Head, val, f );
         }
 
         /// Updates the node
@@ -461,7 +472,7 @@ namespace cds { namespace intrusive {
         template <typename Func>
         std::pair<bool, bool> update( value_type& val, Func func, bool bInsert = true )
         {
-            return update_at( m_pHead, val, func, bInsert );
+            return update_at( &m_Head, val, func, bInsert );
         }
 
         /// Insert or update
@@ -479,7 +490,7 @@ namespace cds { namespace intrusive {
         */
         std::pair<bool, bool> upsert( value_type& val, bool bInsert = true )
         {
-            return update_at( m_pHead, val, []( value_type&, value_type* ) {}, bInsert );
+            return update_at( &m_Head, val, []( value_type&, value_type* ) {}, bInsert );
         }
 
         /// Unlinks the item \p val from the list
@@ -498,7 +509,7 @@ namespace cds { namespace intrusive {
         */
         bool unlink( value_type& val )
         {
-            return unlink_at( m_pHead, val );
+            return unlink_at( &m_Head, val );
         }
 
         /// Deletes the item from the list
@@ -512,7 +523,7 @@ namespace cds { namespace intrusive {
         template <typename Q>
         bool erase( Q const& key )
         {
-            return erase_at( m_pHead, key, key_comparator());
+            return erase_at( &m_Head, key, key_comparator());
         }
 
         /// Deletes the item from the list using \p pred predicate for searching
@@ -528,7 +539,7 @@ namespace cds { namespace intrusive {
         bool erase_with( Q const& key, Less pred )
         {
             CDS_UNUSED( pred );
-            return erase_at( m_pHead, key, cds::opt::details::make_comparator_from_less<Less>());
+            return erase_at( &m_Head, key, cds::opt::details::make_comparator_from_less<Less>());
         }
 
         /// Deletes the item from the list
@@ -548,7 +559,7 @@ namespace cds { namespace intrusive {
         template <typename Q, typename Func>
         bool erase( Q const& key, Func func )
         {
-            return erase_at( m_pHead, key, key_comparator(), func );
+            return erase_at( &m_Head, key, key_comparator(), func );
         }
 
         /// Deletes the item from the list using \p pred predicate for searching
@@ -564,7 +575,7 @@ namespace cds { namespace intrusive {
         bool erase_with( Q const& key, Less pred, Func f )
         {
             CDS_UNUSED( pred );
-            return erase_at( m_pHead, key, cds::opt::details::make_comparator_from_less<Less>(), f );
+            return erase_at( &m_Head, key, cds::opt::details::make_comparator_from_less<Less>(), f );
         }
 
         /// Extracts the item from the list with specified \p key
@@ -585,7 +596,7 @@ namespace cds { namespace intrusive {
             ord_list theList;
             // ...
             {
-                ord_list::guarded_ptr gp(theList.extract( 5 ));
+                ord_list::guarded_ptr gp( theList.extract( 5 ));
                 if ( gp ) {
                     // Deal with gp
                     // ...
@@ -597,9 +608,7 @@ namespace cds { namespace intrusive {
         template <typename Q>
         guarded_ptr extract( Q const& key )
         {
-            guarded_ptr gp;
-            extract_at( m_pHead, gp.guard(), key, key_comparator());
-            return gp;
+            return extract_at( &m_Head, key, key_comparator());
         }
 
         /// Extracts the item using compare functor \p pred
@@ -615,9 +624,7 @@ namespace cds { namespace intrusive {
         guarded_ptr extract_with( Q const& key, Less pred )
         {
             CDS_UNUSED( pred );
-            guarded_ptr gp;
-            extract_at( m_pHead, gp.guard(), key, cds::opt::details::make_comparator_from_less<Less>());
-            return gp;
+            return extract_at( &m_Head, key, cds::opt::details::make_comparator_from_less<Less>());
         }
 
         /// Finds \p key in the list
@@ -641,13 +648,13 @@ namespace cds { namespace intrusive {
         template <typename Q, typename Func>
         bool find( Q& key, Func f ) const
         {
-            return find_at( m_pHead, key, key_comparator(), f );
+            return find_at( &m_Head, key, key_comparator(), f );
         }
         //@cond
         template <typename Q, typename Func>
         bool find( Q const& key, Func f ) const
         {
-            return find_at( m_pHead, key, key_comparator(), f );
+            return find_at( &m_Head, key, key_comparator(), f );
         }
         //@endcond
 
@@ -658,7 +665,7 @@ namespace cds { namespace intrusive {
         template <typename Q>
         iterator find( Q const& key ) const
         {
-            return find_iterator_at( m_pHead, key, key_comparator());
+            return find_iterator_at( &m_Head, key, key_comparator());
         }
 
         /// Finds the \p key using \p pred predicate for searching
@@ -672,14 +679,14 @@ namespace cds { namespace intrusive {
         bool find_with( Q& key, Less pred, Func f ) const
         {
             CDS_UNUSED( pred );
-            return find_at( m_pHead, key, cds::opt::details::make_comparator_from_less<Less>(), f );
+            return find_at( &m_Head, key, cds::opt::details::make_comparator_from_less<Less>(), f );
         }
         //@cond
         template <typename Q, typename Less, typename Func>
         bool find_with( Q const& key, Less pred, Func f ) const
         {
             CDS_UNUSED( pred );
-            return find_at( m_pHead, key, cds::opt::details::make_comparator_from_less<Less>(), f );
+            return find_at( &m_Head, key, cds::opt::details::make_comparator_from_less<Less>(), f );
         }
         //@endcond
 
@@ -695,7 +702,7 @@ namespace cds { namespace intrusive {
         iterator find_with( Q const& key, Less pred ) const
         {
             CDS_UNUSED( pred );
-            return find_iterator_at( m_pHead, key, cds::opt::details::make_comparator_from_less<Less>());
+            return find_iterator_at( &m_Head, key, cds::opt::details::make_comparator_from_less<Less>());
         }
 
         /// Checks whether the list contains \p key
@@ -706,7 +713,7 @@ namespace cds { namespace intrusive {
         template <typename Q>
         bool contains( Q const& key ) const
         {
-            return find_at( m_pHead, key, key_comparator());
+            return find_at( &m_Head, key, key_comparator());
         }
 
         /// Checks whether the list contains \p key using \p pred predicate for searching
@@ -719,7 +726,7 @@ namespace cds { namespace intrusive {
         bool contains( Q const& key, Less pred ) const
         {
             CDS_UNUSED( pred );
-            return find_at( m_pHead, key, cds::opt::details::make_comparator_from_less<Less>());
+            return find_at( &m_Head, key, cds::opt::details::make_comparator_from_less<Less>());
         }
 
         /// Finds the \p key and return the item found
@@ -754,9 +761,7 @@ namespace cds { namespace intrusive {
         template <typename Q>
         guarded_ptr get( Q const& key ) const
         {
-            guarded_ptr gp;
-            get_at( m_pHead, gp.guard(), key, key_comparator());
-            return gp;
+            return get_at( &m_Head, key, key_comparator());
         }
 
         /// Finds the \p key and return the item found
@@ -772,25 +777,25 @@ namespace cds { namespace intrusive {
         guarded_ptr get_with( Q const& key, Less pred ) const
         {
             CDS_UNUSED( pred );
-            guarded_ptr gp;
-            get_at( m_pHead, gp.guard(), key, cds::opt::details::make_comparator_from_less<Less>());
-            return gp;
+            return get_at( &m_Head, key, cds::opt::details::make_comparator_from_less<Less>());
         }
 
         /// Clears the list (thread safe, not atomic)
         void clear()
         {
             position pos;
-            for ( pos.pCur = m_pHead.load( memory_model::memory_order_relaxed ); pos.pCur; pos.pCur = pos.pCur->next.load( memory_model::memory_order_relaxed )) {
+            pos.pPrev = nullptr;
+            for ( pos.pCur = m_Head.next.load( memory_model::memory_order_relaxed ); pos.pCur != pos.pPrev; pos.pCur = pos.pCur->next.load( memory_model::memory_order_relaxed )) {
                 while ( true ) {
-                    pos.pFound = pos.guard.protect( pos.pCur->data );
+                    pos.pFound = pos.guard.protect( pos.pCur->data, []( marked_data_ptr p ) { return p.ptr(); }).ptr();
                     if ( !pos.pFound )
                         break;
-                    if ( cds_likely( unlink_node( pos ))) {
+                    if ( cds_likely( unlink_data( pos ))) {
                         --m_ItemCounter;
                         break;
                     }
                 }
+                pos.pPrev = pos.pCur;
             }
         }
 
@@ -827,32 +832,32 @@ namespace cds { namespace intrusive {
         // split-list support
         bool insert_aux_node( node_type * pNode )
         {
-            return insert_aux_node( m_pHead, pNode );
+            return insert_aux_node( &m_Head, pNode );
         }
 
         // split-list support
-        bool insert_aux_node( atomic_node_ptr& refHead, node_type * pNode )
+        bool insert_aux_node( node_type* pHead, node_type * pNode )
         {
             assert( pNode != nullptr );
 
             // Hack: convert node_type to value_type.
             // In principle, auxiliary node can be non-reducible to value_type
             // We assume that comparator can correctly distinguish aux and regular node.
-            return insert_at( refHead, *node_traits::to_value_ptr( pNode ) );
+            return insert_at( pHead, *node_traits::to_value_ptr( pNode ) );
         }
 #endif
 
-        bool insert_at( atomic_node_ptr& refHead, value_type& val )
+        bool insert_at( node_type* pHead, value_type& val )
         {
-            position pos;
+            insert_position pos;
 
             while ( true ) {
-                if ( search( refHead, val, pos, key_comparator() )) {
+                if ( inserting_search( pHead, val, pos, key_comparator() )) {
                     m_Stat.onInsertFailed();
                     return false;
                 }
 
-                if ( link_node( &val, pos ) ) {
+                if ( link_data( &val, pos ) ) {
                     ++m_ItemCounter;
                     m_Stat.onInsertSuccess();
                     return true;
@@ -863,20 +868,20 @@ namespace cds { namespace intrusive {
         }
 
         template <typename Func>
-        bool insert_at( atomic_node_ptr& refHead, value_type& val, Func f )
+        bool insert_at( node_type* pHead, value_type& val, Func f )
         {
-            position pos;
+            insert_position pos;
 
             typename gc::Guard guard;
             guard.assign( &val );
 
             while ( true ) {
-                if ( search( refHead, val, pos, key_comparator() ) ) {
+                if ( inserting_search( pHead, val, pos, key_comparator() ) ) {
                     m_Stat.onInsertFailed();
                     return false;
                 }
 
-                if ( link_node( &val, pos ) ) {
+                if ( link_data( &val, pos ) ) {
                     f( val );
                     ++m_ItemCounter;
                     m_Stat.onInsertSuccess();
@@ -888,20 +893,23 @@ namespace cds { namespace intrusive {
         }
 
         template <typename Func>
-        std::pair<bool, bool> update_at( atomic_node_ptr& refHead, value_type& val, Func func, bool bInsert )
+        std::pair<bool, bool> update_at( node_type* pHead, value_type& val, Func func, bool bInsert )
         {
-            position pos;
+            insert_position pos;
 
             typename gc::Guard guard;
             guard.assign( &val );
 
             while ( true ) {
-                if ( search( refHead, val, pos, key_comparator() ) ) {
+                if ( inserting_search( pHead, val, pos, key_comparator() ) ) {
                     // try to replace pCur->data with val
                     assert( pos.pFound != nullptr );
                     assert( key_comparator()(*pos.pFound, val) == 0 );
 
-                    if ( cds_likely( pos.pCur->data.compare_exchange_strong( pos.pFound, &val, memory_model::memory_order_release, atomics::memory_order_relaxed ))) {
+                    marked_data_ptr pFound( pos.pFound );
+                    if ( cds_likely( pos.pCur->data.compare_exchange_strong( pFound, marked_data_ptr( &val ),
+                            memory_model::memory_order_release, atomics::memory_order_relaxed ))) 
+                    {
                         if ( pos.pFound != &val ) {
                             retire_data( pos.pFound );
                             func( val, pos.pFound );
@@ -916,7 +924,7 @@ namespace cds { namespace intrusive {
                         return std::make_pair( false, false );
                     }
 
-                    if ( link_node( &val, pos )) {
+                    if ( link_data( &val, pos )) {
                         func( val, static_cast<value_type*>( nullptr ));
                         ++m_ItemCounter;
                         m_Stat.onUpdateNew();
@@ -928,14 +936,14 @@ namespace cds { namespace intrusive {
             }
         }
 
-        bool unlink_at( atomic_node_ptr& refHead, value_type& val )
+        bool unlink_at( node_type* pHead, value_type& val )
         {
             position pos;
 
             back_off bkoff;
-            while ( search( refHead, val, pos, key_comparator())) {
+            while ( search( pHead, val, pos, key_comparator())) {
                 if ( pos.pFound == &val ) {
-                    if ( unlink_node( pos )) {
+                    if ( unlink_data( pos )) {
                         --m_ItemCounter;
                         m_Stat.onEraseSuccess();
                         return true;
@@ -954,11 +962,11 @@ namespace cds { namespace intrusive {
         }
 
         template <typename Q, typename Compare, typename Func>
-        bool erase_at( atomic_node_ptr& refHead, const Q& val, Compare cmp, Func f, position& pos )
+        bool erase_at( node_type* pHead, const Q& val, Compare cmp, Func f, position& pos )
         {
             back_off bkoff;
-            while ( search( refHead, val, pos, cmp )) {
-                if ( unlink_node( pos )) {
+            while ( search( pHead, val, pos, cmp )) {
+                if ( unlink_data( pos )) {
                     f( *pos.pFound );
                     --m_ItemCounter;
                     m_Stat.onEraseSuccess();
@@ -975,30 +983,30 @@ namespace cds { namespace intrusive {
         }
 
         template <typename Q, typename Compare, typename Func>
-        bool erase_at( atomic_node_ptr& refHead, const Q& val, Compare cmp, Func f )
+        bool erase_at( node_type* pHead, const Q& val, Compare cmp, Func f )
         {
             position pos;
-            return erase_at( refHead, val, cmp, f, pos );
+            return erase_at( pHead, val, cmp, f, pos );
         }
 
         template <typename Q, typename Compare>
-        bool erase_at( atomic_node_ptr& refHead, Q const& val, Compare cmp )
+        bool erase_at( node_type* pHead, Q const& val, Compare cmp )
         {
             position pos;
-            return erase_at( refHead, val, cmp, [](value_type const&){}, pos );
+            return erase_at( pHead, val, cmp, [](value_type const&){}, pos );
         }
 
         template <typename Q, typename Compare>
-        bool extract_at( atomic_node_ptr& refHead, typename guarded_ptr::native_guard& dest, Q const& val, Compare cmp )
+        guarded_ptr extract_at( node_type* pHead, Q const& val, Compare cmp )
         {
             position pos;
             back_off bkoff;
-            while ( search( refHead, val, pos, cmp )) {
-                if ( unlink_node( pos )) {
-                    dest.set( pos.pFound );
+            while ( search( pHead, val, pos, cmp )) {
+                if ( unlink_data( pos )) {
                     --m_ItemCounter;
                     m_Stat.onEraseSuccess();
-                    return true;
+                    assert( pos.pFound != nullptr );
+                    return guarded_ptr( std::move( pos.guard ));
                 }
                 else
                     bkoff();
@@ -1007,14 +1015,14 @@ namespace cds { namespace intrusive {
             }
 
             m_Stat.onEraseFailed();
-            return false;
+            return guarded_ptr();
         }
 
         template <typename Q, typename Compare>
-        bool find_at( atomic_node_ptr const& refHead, Q const& val, Compare cmp ) const
+        bool find_at( node_type const* pHead, Q const& val, Compare cmp ) const
         {
             position pos;
-            if ( search( refHead, val, pos, cmp ) ) {
+            if ( search( pHead, val, pos, cmp ) ) {
                 m_Stat.onFindSuccess();
                 return true;
             }
@@ -1024,10 +1032,10 @@ namespace cds { namespace intrusive {
         }
 
         template <typename Q, typename Compare, typename Func>
-        bool find_at( atomic_node_ptr const& refHead, Q& val, Compare cmp, Func f ) const
+        bool find_at( node_type const* pHead, Q& val, Compare cmp, Func f ) const
         {
             position pos;
-            if ( search( refHead, val, pos, cmp )) {
+            if ( search( pHead, val, pos, cmp )) {
                 assert( pos.pFound != nullptr );
                 f( *pos.pFound, val );
                 m_Stat.onFindSuccess();
@@ -1039,10 +1047,10 @@ namespace cds { namespace intrusive {
         }
 
         template <typename Q, typename Compare>
-        iterator find_iterator_at( atomic_node_ptr const& refHead, Q const& val, Compare cmp ) const
+        iterator find_iterator_at( node_type const* pHead, Q const& val, Compare cmp ) const
         {
             position pos;
-            if ( search( refHead, val, pos, cmp )) {
+            if ( search( pHead, val, pos, cmp )) {
                 assert( pos.pCur != nullptr );
                 assert( pos.pFound != nullptr );
                 m_Stat.onFindSuccess();
@@ -1050,51 +1058,61 @@ namespace cds { namespace intrusive {
             }
 
             m_Stat.onFindFailed();
-            return iterator{};
+            return iterator( &m_Tail );
         }
 
         template <typename Q, typename Compare>
-        bool get_at( atomic_node_ptr const& refHead, typename guarded_ptr::native_guard& guard, Q const& val, Compare cmp ) const
+        guarded_ptr get_at( node_type const* pHead, Q const& val, Compare cmp ) const
         {
             position pos;
-            if ( search( refHead, val, pos, cmp )) {
-                guard.set( pos.pFound );
+            if ( search( pHead, val, pos, cmp )) {
                 m_Stat.onFindSuccess();
-                return true;
+                return guarded_ptr( std::move( pos.guard ));
             }
 
             m_Stat.onFindFailed();
-            return false;
+            return guarded_ptr();
+        }
+
+        node_type* head()
+        {
+            return &m_Head;
+        }
+
+        node_type const* head() const
+        {
+            return &m_Head;
         }
         //@endcond
 
     protected:
-
         //@cond
         template <typename Q, typename Compare >
-        bool search( atomic_node_ptr const& refHead, const Q& val, position& pos, Compare cmp ) const
+        bool search( node_type const* pHead, Q const& val, position& pos, Compare cmp ) const
         {
-            atomic_node_ptr* pHead = const_cast<atomic_node_ptr*>( &refHead );
-            node_type * pPrev = nullptr;
+            pos.pHead = pHead;
+            node_type*  pPrev = const_cast<node_type*>( pHead );
 
             while ( true ) {
-                node_type * pCur = pHead->load( memory_model::memory_order_relaxed );
+                node_type * pCur = pPrev->next.load( memory_model::memory_order_relaxed );
 
-                if ( pCur == nullptr ) {
+                if ( pCur == pCur->next.load( memory_model::memory_order_relaxed )) {
                     // end-of-list
-                    pos.pHead = pHead;
                     pos.pPrev = pPrev;
-                    pos.pCur = nullptr;
+                    pos.pCur = pCur;
                     pos.pFound = nullptr;
                     return false;
                 }
 
-                value_type * pVal = pos.guard.protect( pCur->data );
+                value_type * pVal = pos.guard.protect( pCur->data,
+                    []( marked_data_ptr p ) -> value_type*
+                    {
+                        return p.ptr();
+                    }).ptr();
 
                 if ( pVal ) {
-                    int nCmp = cmp( *pVal, val );
+                    int const nCmp = cmp( *pVal, val );
                     if ( nCmp >= 0 ) {
-                        pos.pHead = pHead;
                         pos.pPrev = pPrev;
                         pos.pCur = pCur;
                         pos.pFound = pVal;
@@ -1103,13 +1121,62 @@ namespace cds { namespace intrusive {
                 }
 
                 pPrev = pCur;
-                pHead = &( pCur->next );
             }
         }
+
+        template <typename Q, typename Compare >
+        bool inserting_search( node_type const* pHead, Q const& val, insert_position& pos, Compare cmp ) const
+        {
+            pos.pHead = pHead;
+            node_type*  pPrev = const_cast<node_type*>(pHead);
+            value_type* pPrevVal = nullptr;
+
+            while ( true ) {
+                node_type * pCur = pPrev->next.load( memory_model::memory_order_relaxed );
+
+                if ( pCur == pCur->next.load( memory_model::memory_order_relaxed ) ) {
+                    // end-of-list
+                    pos.pPrev = pPrev;
+                    pos.pCur = pCur;
+                    pos.pFound = nullptr;
+                    pos.pPrevVal = pPrevVal;
+                    return false;
+                }
+
+                value_type * pVal = pos.guard.protect( pCur->data,
+                    []( marked_data_ptr p ) -> value_type*
+                {
+                    return p.ptr();
+                } ).ptr();
+
+                if ( pVal ) {
+                    int const nCmp = cmp( *pVal, val );
+                    if ( nCmp >= 0 ) {
+                        pos.pPrev = pPrev;
+                        pos.pCur = pCur;
+                        pos.pFound = pVal;
+                        pos.pPrevVal = pPrevVal;
+                        return nCmp == 0;
+                    }
+                }
+
+                pPrev = pCur;
+                pPrevVal = pVal;
+                pos.prevGuard.copy( pos.guard );
+            }
+        }
+
         //@endcond
 
     private:
         //@cond
+        void init_list()
+        {
+            m_Head.next.store( &m_Tail, memory_model::memory_order_relaxed );
+            // end-of-list mark: node.next == node
+            m_Tail.next.store( &m_Tail, memory_model::memory_order_release );
+        }
+
         node_type * alloc_node( value_type * pVal )
         {
             m_Stat.onNodeCreated();
@@ -1130,9 +1197,9 @@ namespace cds { namespace intrusive {
 
         void destroy()
         {
-            node_type * pNode = m_pHead.load( memory_model::memory_order_relaxed );
-            while ( pNode ) {
-                value_type * pVal = pNode->data.load( memory_model::memory_order_relaxed );
+            node_type * pNode = m_Head.next.load( memory_model::memory_order_relaxed );
+            while ( pNode != pNode->next.load( memory_model::memory_order_relaxed )) {
+                value_type * pVal = pNode->data.load( memory_model::memory_order_relaxed ).ptr();
                 if ( pVal )
                     retire_data( pVal );
                 node_type * pNext = pNode->next.load( memory_model::memory_order_relaxed );
@@ -1141,48 +1208,89 @@ namespace cds { namespace intrusive {
             }
         }
 
-        bool link_node( value_type * pVal, position& pos )
+        bool link_data( value_type * pVal, insert_position& pos )
         {
-            if ( pos.pPrev ) {
-                if ( pos.pPrev->data.load( memory_model::memory_order_relaxed ) == nullptr ) {
-                    // reuse pPrev
-                    value_type * p = nullptr;
-                    return pos.pPrev->data.compare_exchange_strong( p, pVal, memory_model::memory_order_release, atomics::memory_order_relaxed );
-                }
-                else {
-                    // insert new node between pos.pPrev and pos.pCur
-                    node_type * pNode = alloc_node( pVal );
-                    pNode->next.store( pos.pCur, memory_model::memory_order_relaxed );
+            assert( pos.pPrev != nullptr );
+            assert( pos.pCur != nullptr );
 
-                    if ( cds_likely( pos.pPrev->next.compare_exchange_strong( pos.pCur, pNode, memory_model::memory_order_release, atomics::memory_order_relaxed )))
-                        return true;
+            // We need pos.pCur data should be unchanged, otherwise ordering violation can be possible
+            // if current thread will be preempted and another thread will delete pos.pCur data
+            // and then set it to another.
+            // To prevent this we mark pos.pCur data as undeletable by setting LSB
+            marked_data_ptr valCur( pos.pFound );
+            if ( !pos.pCur->data.compare_exchange_strong( valCur, valCur | 1, memory_model::memory_order_acquire, atomics::memory_order_relaxed ) ) {
+                // oops, pos.pCur data has been changed or another thread is setting pos.pPrev data
+                m_Stat.onNodeMarkFailed();
+                return false;
+            }
 
-                    delete_node( pNode );
+            marked_data_ptr valPrev( pos.pPrevVal );
+            if ( !pos.pPrev->data.compare_exchange_strong( valPrev, valPrev | 1, memory_model::memory_order_acquire, atomics::memory_order_relaxed ) ) {
+                pos.pCur->data.store( valCur, memory_model::memory_order_relaxed );
+                m_Stat.onNodeMarkFailed();
+                return false;
+            }
+
+            // checks if link pPrev -> pCur is broken
+            if ( pos.pPrev->next.load( memory_model::memory_order_acquire ) != pos.pCur ) {
+                // sequence pPrev - pCur is broken
+                pos.pPrev->data.store( valPrev, memory_model::memory_order_relaxed );
+                pos.pCur->data.store( valCur, memory_model::memory_order_relaxed );
+                m_Stat.onNodeSeqBreak();
+                return false;
+            }
+
+            if ( pos.pPrev != pos.pHead && pos.pPrevVal == nullptr )
+            {
+                // reuse pPrev
+
+                // Set pos.pPrev data if it is null
+                valPrev |= 1;
+                bool result = pos.pPrev->data.compare_exchange_strong( valPrev, marked_data_ptr( pVal ),
+                    memory_model::memory_order_release, atomics::memory_order_relaxed );
+
+                // Clears data marks
+                pos.pCur->data.store( valCur, memory_model::memory_order_relaxed );
+
+                if ( result ) {
+                    m_Stat.onReuseNode();
+                    return result;
                 }
             }
             else {
+                // insert new node between pos.pPrev and pos.pCur
                 node_type * pNode = alloc_node( pVal );
                 pNode->next.store( pos.pCur, memory_model::memory_order_relaxed );
-                if ( cds_likely( pos.pHead->compare_exchange_strong( pos.pCur, pNode, memory_model::memory_order_release, atomics::memory_order_relaxed ) ) )
-                    return true;
+
+                bool result = pos.pPrev->next.compare_exchange_strong( pos.pCur, pNode, memory_model::memory_order_release, atomics::memory_order_relaxed );
+
+                // Clears data marks
+                pos.pPrev->data.store( valPrev, memory_model::memory_order_relaxed );
+                pos.pCur->data.store( valCur, memory_model::memory_order_relaxed );
+
+                if ( result ) {
+                    m_Stat.onNewNodeCreated();
+                    return result;
+                }
 
                 delete_node( pNode );
             }
+
             return false;
         }
 
-        static bool unlink_node( position& pos )
+        static bool unlink_data( position& pos )
         {
             assert( pos.pCur != nullptr );
             assert( pos.pFound != nullptr );
 
-            if ( pos.pCur->data.compare_exchange_strong( pos.pFound, nullptr, memory_model::memory_order_acquire, atomics::memory_order_relaxed ) ) {
+            marked_data_ptr val( pos.pFound );
+            if ( pos.pCur->data.compare_exchange_strong( val, marked_data_ptr(), memory_model::memory_order_acquire, atomics::memory_order_relaxed ) ) {
                 retire_data( pos.pFound );
                 return true;
             }
             return false;
         }
-
         //@endcond
     };
 }} // namespace cds::intrusive