Uses different pass count for different parallel queue test cases
[libcds.git] / cds / intrusive / lazy_list_rcu.h
index cfd5b0a98fb887e155f0da251f26c956aca2663c..4fa7dbdfb1ecab7181784fd42a709ba3c9f5c9e8 100644 (file)
@@ -1,11 +1,11 @@
 /*
     This file is a part of libcds - Concurrent Data Structures library
 
-    (C) Copyright Maxim Khizhinsky (libcds.dev@gmail.com) 2006-2016
+    (C) Copyright Maxim Khizhinsky (libcds.dev@gmail.com) 2006-2017
 
     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:
 
     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.     
+    OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
 */
 
 #ifndef CDSLIB_INTRUSIVE_LAZY_LIST_RCU_H
 #define CDSLIB_INTRUSIVE_LAZY_LIST_RCU_H
 
-#include <mutex>        // unique_lock
+#include <mutex> // unique_lock
 #include <cds/intrusive/details/lazy_list_base.h>
 #include <cds/urcu/details/check_deadlock.h>
 #include <cds/details/binary_functor_wrapper.h>
@@ -88,20 +88,8 @@ namespace cds { namespace intrusive {
         - \p RCU - one of \ref cds_urcu_gc "RCU type"
         - \p T - type to be stored in the list
         - \p Traits - type traits. See \p lazy_list::traits for explanation.
-
-        It is possible to declare option-based list with \p %cds::intrusive::lazy_list::make_traits metafunction istead of \p Traits template
-        argument. Template argument list \p Options of cds::intrusive::lazy_list::make_traits metafunction are:
-        - opt::hook - hook used. Possible values are: lazy_list::base_hook, lazy_list::member_hook, lazy_list::traits_hook.
-            If the option is not specified, <tt>lazy_list::base_hook<></tt> is used.
-        - opt::compare - key comparison functor. No default functor is provided.
-            If the option is not specified, the opt::less is used.
-        - opt::less - specifies binary predicate used for key comparison. Default is \p std::less<T>.
-        - opt::back_off - back-off strategy used. If the option is not specified, the cds::backoff::empty is used.
-        - opt::disposer - the functor used for dispose removed items. Default is opt::v::empty_disposer
-        - opt::rcu_check_deadlock - a deadlock checking policy. Default is opt::v::rcu_throw_deadlock
-        - opt::item_counter - the type of item counting feature. Default is \ref atomicity::empty_item_counter
-        - opt::memory_model - C++ memory ordering model. Can be opt::v::relaxed_ordering (relaxed memory model, the default)
-            or opt::v::sequential_consistent (sequentially consisnent memory model).
+            It is possible to declare option-based list with \p %cds::intrusive::lazy_list::make_traits metafunction instead of \p Traits template
+            argument.
 
         \par Usage
             Before including <tt><cds/intrusive/lazy_list_rcu.h></tt> you should include appropriate RCU header file,
@@ -145,14 +133,17 @@ namespace cds { namespace intrusive {
         typedef typename get_node_traits< value_type, node_type, hook>::type node_traits;    ///< node traits
         typedef typename lazy_list::get_link_checker< node_type, traits::link_checker >::type link_checker;   ///< link checker
 
-        typedef typename traits::back_off              back_off;       ///< back-off strategy (not used)
-        typedef typename traits::item_counter          item_counter;   ///< Item counting policy used
-        typedef typename traits::memory_model          memory_model;   ///< C++ memory ordering (see \p lazy_list::traits::memory_model)
-        typedef typename traits::rcu_check_deadlock    rcu_check_deadlock; ///< Deadlock checking policy
+        typedef typename traits::back_off     back_off;     ///< back-off strategy (not used)
+        typedef typename traits::item_counter item_counter; ///< Item counting policy used
+        typedef typename traits::memory_model memory_model; ///< C++ memory ordering (see \p lazy_list::traits::memory_model)
+        typedef typename traits::stat         stat;         ///< Internal statistics
+        typedef typename traits::rcu_check_deadlock rcu_check_deadlock; ///< Deadlock checking policy
 
         typedef typename gc::scoped_lock    rcu_lock ; ///< RCU scoped lock
         static CDS_CONSTEXPR const bool c_bExtractLockExternal = true; ///< Group of \p extract_xxx functions require external locking
 
+        static_assert((std::is_same< gc, typename node_type::gc >::value), "GC and node_type::gc must be the same type");
+
         //@cond
         // Rebind traits (split-list support)
         template <typename... Options>
@@ -163,18 +154,21 @@ namespace cds { namespace intrusive {
                 , typename cds::opt::make_options< traits, Options...>::type
             >   type;
         };
-        //@endcond
 
-    protected:
-        typedef typename node_type::marked_ptr  marked_node_ptr;   ///< Node marked pointer
-        typedef node_type *     auxiliary_head;   ///< Auxiliary head type (for split-list support)
+        // Stat selector
+        template <typename Stat>
+        using select_stat_wrapper = lazy_list::select_stat_wrapper< Stat >;
+        //@endcond
 
     protected:
         node_type       m_Head;        ///< List head (dummy node)
         node_type       m_Tail;        ///< List tail (dummy node)
         item_counter    m_ItemCounter; ///< Item counter
+        mutable stat    m_Stat;        ///< Internal statistics
 
         //@cond
+        typedef typename node_type::marked_ptr  marked_node_ptr;  ///< Node marked pointer
+        typedef node_type *                     auxiliary_head;   ///< Auxiliary head type (for split-list support)
 
         /// Position pointer for item search
         struct position {
@@ -199,14 +193,6 @@ namespace cds { namespace intrusive {
         typedef std::unique_lock< position > scoped_position_lock;
 
         typedef cds::urcu::details::check_deadlock_policy< gc, rcu_check_deadlock>   deadlock_policy;
-        //@endcond
-
-    protected:
-        //@cond
-        static void clear_links( node_type * pNode )
-        {
-            pNode->m_pNext.store( marked_node_ptr(), memory_model::memory_order_relaxed );
-        }
 
         struct clear_and_dispose {
             void operator()( value_type * p )
@@ -216,33 +202,6 @@ namespace cds { namespace intrusive {
                 disposer()( p );
             }
         };
-
-        static void dispose_node( node_type * pNode )
-        {
-            assert( pNode );
-            assert( !gc::is_locked());
-
-            gc::template retire_ptr<clear_and_dispose>( node_traits::to_value_ptr( *pNode ));
-        }
-
-        static void link_node( node_type * pNode, node_type * pPred, node_type * pCur )
-        {
-            assert( pPred->m_pNext.load(memory_model::memory_order_relaxed).ptr() == pCur );
-
-            pNode->m_pNext.store( marked_node_ptr(pCur), memory_model::memory_order_relaxed );
-            pPred->m_pNext.store( marked_node_ptr(pNode), memory_model::memory_order_release );
-        }
-
-        void unlink_node( node_type * pPred, node_type * pCur, node_type * pHead )
-        {
-            assert( pPred->m_pNext.load(memory_model::memory_order_relaxed).ptr() == pCur );
-            assert( pCur != &m_Tail );
-
-            node_type * pNext = pCur->m_pNext.load(memory_model::memory_order_relaxed).ptr();
-            pCur->m_pNext.store( marked_node_ptr( pHead, 1 ), memory_model::memory_order_relaxed ); // logical deletion + back-link for search
-            pPred->m_pNext.store( marked_node_ptr( pNext ), memory_model::memory_order_release); // physically deleting
-        }
-
         //@endcond
 
     public:
@@ -351,8 +310,15 @@ namespace cds { namespace intrusive {
         //@endcond
 
     public:
+    ///@name Forward iterators (thread-safe only under RCU lock)
+    //@{
         /// Forward iterator
+        /**
+            You may safely use iterators in multi-threaded environment only under RCU lock.
+            Otherwise, a crash is possible if another thread deletes the item the iterator points to.
+        */
         typedef iterator_type<false>    iterator;
+
         /// Const forward iterator
         typedef iterator_type<true>     const_iterator;
 
@@ -380,51 +346,46 @@ namespace cds { namespace intrusive {
         }
 
         /// Returns a forward const iterator addressing the first element in a list
-        //@{
         const_iterator begin() const
         {
             return get_const_begin();
         }
+
+        /// Returns a forward const iterator addressing the first element in a list
         const_iterator cbegin() const
         {
             return get_const_begin();
         }
-        //@}
 
         /// Returns an const iterator that addresses the location succeeding the last element in a list
-        //@{
         const_iterator end() const
         {
             return get_const_end();
         }
+
+        /// Returns an const iterator that addresses the location succeeding the last element in a list
         const_iterator cend() const
         {
             return get_const_end();
         }
-        //@}
-
-    private:
-        //@cond
-        const_iterator get_const_begin() const
-        {
-            const_iterator it( const_cast<node_type *>( &m_Head ));
-            ++it        ;   // skip dummy head
-            return it;
-        }
-        const_iterator get_const_end() const
-        {
-            return const_iterator( const_cast<node_type *>( &m_Tail ));
-        }
-        //@endcond
+    //@}
 
     public:
         /// Default constructor initializes empty list
         LazyList()
         {
-            static_assert( (std::is_same< gc, typename node_type::gc >::value), "GC and node_type::gc must be the same type" );
             m_Head.m_pNext.store( marked_node_ptr( &m_Tail ), memory_model::memory_order_relaxed );
         }
 
+        //@cond
+        template <typename Stat, typename = std::enable_if<std::is_same<stat, lazy_list::wrapped_stat<Stat>>::value >>
+        explicit LazyList( Stat& st )
+            : m_Stat( st )
+        {
+            m_Head.m_pNext.store( marked_node_ptr( &m_Tail ), memory_model::memory_order_relaxed );
+        }
+        //@endcond
+
         /// Destroys the list object
         ~LazyList()
         {
@@ -492,7 +453,7 @@ namespace cds { namespace intrusive {
             The functor may change non-key fields of the \p item.
             While the functor \p f is calling the item \p item is locked.
 
-            Returns <tt> std::pair<bool, bool>  </tt> where \p first is \p true if operation is successfull,
+            Returns <tt> std::pair<bool, bool>  </tt> where \p first is \p true if operation is successful,
             \p second is \p true if new item has been added or \p false if the item with \p key
             already is in the list.
 
@@ -510,7 +471,7 @@ namespace cds { namespace intrusive {
         {
             return update( val, func, true );
         }
-        //@cond
+        //@endcond
 
         /// Unlinks the item \p val from the list
         /**
@@ -538,7 +499,7 @@ namespace cds { namespace intrusive {
         }
 
         /// Deletes the item from the list
-        /** \anchor cds_intrusive_LazyList_rcu_find_erase
+        /**
             The function searches an item with key equal to \p key in the list,
             unlinks it from the list, and returns \p true.
             If the item with the key equal to \p key is not found the function return \p false.
@@ -559,7 +520,7 @@ namespace cds { namespace intrusive {
 
         /// Deletes the item from the list using \p pred predicate for searching
         /**
-            The function is an analog of \ref cds_intrusive_LazyList_rcu_find_erase "erase(Q const&)"
+            The function is an analog of \p erase(Q const&)
             but \p pred is used for key comparing.
             \p Less functor has the interface like \p std::less.
             \p pred must imply the same element order as the comparator used for building the list.
@@ -574,7 +535,7 @@ namespace cds { namespace intrusive {
         }
 
         /// Deletes the item from the list
-        /** \anchor cds_intrusive_LazyList_rcu_find_erase_func
+        /**
             The function searches an item with key equal to \p key in the list,
             call \p func functor with item found, unlinks it from the list, and returns \p true.
             The \p Func interface is
@@ -602,7 +563,7 @@ namespace cds { namespace intrusive {
 
         /// Deletes the item from the list using \p pred predicate for searching
         /**
-            The function is an analog of \ref cds_intrusive_LazyList_rcu_find_erase_func "erase(Q const&, Func)"
+            The function is an analog of \p erase(Q const&, Func)
             but \p pred is used for key comparing.
             \p Less functor has the interface like \p std::less.
             \p pred must imply the same element order as the comparator used for building the list.
@@ -618,7 +579,6 @@ namespace cds { namespace intrusive {
 
         /// Extracts an item from the list
         /**
-        \anchor cds_intrusive_LazyList_rcu_extract
             The function searches an item with key equal to \p key in the list,
             unlinks it from the list, and returns \ref cds::urcu::exempt_ptr "exempt_ptr" pointer to an item found.
             If the item is not found the function returns empty \p exempt_ptr.
@@ -626,8 +586,8 @@ namespace cds { namespace intrusive {
             @note The function does NOT call RCU read-side lock or synchronization,
             and does NOT dispose the item found. It just unlinks the item from the list
             and returns a pointer to it.
-            You should manually lock RCU before calling this function, and you should manually synchronize RCU
-            outside the RCU lock region before reusing returned pointer.
+            You should manually lock RCU before calling this function, and you should manually release
+            the returned exempt pointer outside the RCU lock region before reusing returned pointer.
 
             \code
             #include <cds/urcu/general_buffered.h>
@@ -681,7 +641,7 @@ namespace cds { namespace intrusive {
         }
 
         /// Finds the key \p key
-        /** \anchor cds_intrusive_LazyList_rcu_find_func
+        /**
             The function searches the item with key equal to \p key
             and calls the functor \p f for item found.
             The interface of \p Func functor is:
@@ -712,7 +672,7 @@ namespace cds { namespace intrusive {
 
         /// Finds the key \p key using \p pred predicate for searching
         /**
-            The function is an analog of <tt>contains( key )</tt> but \p pred is used for key comparing.
+            The function is an analog of \p find( Q&, Func ) but \p pred is used for key comparing.
             \p Less functor has the interface like \p std::less.
             \p pred must imply the same element order as the comparator used for building the list.
         */
@@ -752,7 +712,7 @@ namespace cds { namespace intrusive {
 
         /// Checks whether the map contains \p key using \p pred predicate for searching
         /**
-            The function is an analog of <tt>contains( key )</tt> but \p pred is used for key comparing.
+            The function is an analog of \p contains( Q const& ) but \p pred is used for key comparing.
             \p Less functor has the interface like \p std::less.
             \p Less must imply the same element order as the comparator used for building the list.
         */
@@ -871,15 +831,53 @@ namespace cds { namespace intrusive {
             this function always returns 0.
 
             <b>Warning</b>: even if you use real item counter and it returns 0, this fact is not mean that the list
-            is empty. To check list emptyness use \ref empty() method.
+            is empty. To check list emptiness use \ref empty() method.
         */
         size_t size() const
         {
             return m_ItemCounter.value();
         }
 
+        /// Returns const reference to internal statistics
+        stat const& statistics() const
+        {
+            return m_Stat;
+        }
+
     protected:
         //@cond
+        static void clear_links( node_type * pNode )
+        {
+            pNode->m_pNext.store( marked_node_ptr(), memory_model::memory_order_relaxed );
+        }
+
+        static void dispose_node( node_type * pNode )
+        {
+            assert( pNode );
+            assert( !gc::is_locked());
+
+            gc::template retire_ptr<clear_and_dispose>( node_traits::to_value_ptr( *pNode ));
+        }
+
+        static void link_node( node_type * pNode, node_type * pPred, node_type * pCur )
+        {
+            assert( pPred->m_pNext.load( memory_model::memory_order_relaxed ).ptr() == pCur );
+            link_checker::is_empty( pNode );
+
+            pNode->m_pNext.store( marked_node_ptr( pCur ), memory_model::memory_order_relaxed );
+            pPred->m_pNext.store( marked_node_ptr( pNode ), memory_model::memory_order_release );
+        }
+
+        void unlink_node( node_type * pPred, node_type * pCur, node_type * pHead )
+        {
+            assert( pPred->m_pNext.load( memory_model::memory_order_relaxed ).ptr() == pCur );
+            assert( pCur != &m_Tail );
+
+            node_type * pNext = pCur->m_pNext.load( memory_model::memory_order_relaxed ).ptr();
+            pCur->m_pNext.store( marked_node_ptr( pHead, 1 ), memory_model::memory_order_relaxed ); // logical deletion + back-link for search
+            pPred->m_pNext.store( marked_node_ptr( pNext ), memory_model::memory_order_release ); // physically deleting
+        }
+
         // split-list support
         bool insert_aux_node( node_type * pNode )
         {
@@ -907,7 +905,6 @@ namespace cds { namespace intrusive {
         template <typename Func>
         bool insert_at( node_type * pHead, value_type& val, Func f )
         {
-            link_checker::is_empty( node_traits::to_node_ptr( val ));
             position pos;
             key_comparator  cmp;
 
@@ -919,16 +916,22 @@ namespace cds { namespace intrusive {
                     if ( validate( pos.pPred, pos.pCur )) {
                         if ( pos.pCur != &m_Tail && cmp( *node_traits::to_value_ptr( *pos.pCur ), val ) == 0 ) {
                             // failed: key already in list
+                            m_Stat.onInsertFailed();
                             return false;
                         }
 
                         f( val );
                         link_node( node_traits::to_node_ptr( val ), pos.pPred, pos.pCur );
-                        ++m_ItemCounter;
-                        return true;
+                        break;
                     }
                 }
+
+                m_Stat.onInsertRetry();
             }
+
+            ++m_ItemCounter;
+            m_Stat.onInsertSuccess();
+            return true;
         }
 
         iterator insert_at_( node_type * pHead, value_type& val )
@@ -975,7 +978,6 @@ namespace cds { namespace intrusive {
                             {
                                 // item found
                                 unlink_node( pos.pPred, pos.pCur, pHead );
-                                --m_ItemCounter;
                                 nResult = 1;
                             }
                             else
@@ -986,11 +988,17 @@ namespace cds { namespace intrusive {
 
                 if ( nResult ) {
                     if ( nResult > 0 ) {
+                        --m_ItemCounter;
                         dispose_node( pos.pCur );
+                        m_Stat.onEraseSuccess();
                         return true;
                     }
+
+                    m_Stat.onEraseFailed();
                     return false;
                 }
+
+                m_Stat.onEraseRetry();
             }
         }
 
@@ -1011,7 +1019,6 @@ namespace cds { namespace intrusive {
                                 // key found
                                 unlink_node( pos.pPred, pos.pCur, pHead );
                                 f( *node_traits::to_value_ptr( *pos.pCur ));
-                                --m_ItemCounter;
                                 nResult = 1;
                             }
                             else
@@ -1022,11 +1029,17 @@ namespace cds { namespace intrusive {
 
                 if ( nResult ) {
                     if ( nResult > 0 ) {
+                        --m_ItemCounter;
                         dispose_node( pos.pCur );
+                        m_Stat.onEraseSuccess();
                         return true;
                     }
+
+                    m_Stat.onEraseFailed();
                     return false;
                 }
+
+                m_Stat.onEraseRetry();
             }
         }
 
@@ -1059,7 +1072,6 @@ namespace cds { namespace intrusive {
                         if ( pos.pCur != &m_Tail && cmp( *node_traits::to_value_ptr( *pos.pCur ), val ) == 0 ) {
                             // key found
                             unlink_node( pos.pPred, pos.pCur, pHead );
-                            --m_ItemCounter;
                             nResult = 1;
                         }
                         else {
@@ -1069,10 +1081,17 @@ namespace cds { namespace intrusive {
                 }
 
                 if ( nResult ) {
-                    if ( nResult > 0 )
+                    if ( nResult > 0 ) {
+                        --m_ItemCounter;
+                        m_Stat.onEraseSuccess();
                         return node_traits::to_value_ptr( pos.pCur );
+                    }
+
+                    m_Stat.onEraseFailed();
                     return nullptr;
                 }
+
+                m_Stat.onEraseRetry();
             }
         }
 
@@ -1085,12 +1104,14 @@ namespace cds { namespace intrusive {
             search( pHead, val, pos, cmp );
             if ( pos.pCur != &m_Tail ) {
                 std::unique_lock< typename node_type::lock_type> al( pos.pCur->m_Lock );
-                if ( cmp( *node_traits::to_value_ptr( *pos.pCur ), val ) == 0 )
-                {
+                if ( cmp( *node_traits::to_value_ptr( *pos.pCur ), val ) == 0 ) {
                     f( *node_traits::to_value_ptr( *pos.pCur ), val );
+                    m_Stat.onFindSuccess();
                     return true;
                 }
             }
+
+            m_Stat.onFindFailed();
             return false;
         }
 
@@ -1110,9 +1131,13 @@ namespace cds { namespace intrusive {
 
             search( pHead, val, pos, cmp );
             if ( pos.pCur != &m_Tail ) {
-                if ( cmp( *node_traits::to_value_ptr( *pos.pCur ), val ) == 0 )
+                if ( cmp( *node_traits::to_value_ptr( *pos.pCur ), val ) == 0 ) {
+                    m_Stat.onFindSuccess();
                     return const_iterator( pos.pCur );
+                }
             }
+
+            m_Stat.onFindFailed();
             return end();
         }
 
@@ -1156,7 +1181,18 @@ namespace cds { namespace intrusive {
             pos.pPred = pPrev.ptr();
         }
 
-        static bool validate( node_type * pPred, node_type * pCur ) CDS_NOEXCEPT
+        bool validate( node_type * pPred, node_type * pCur ) CDS_NOEXCEPT
+        {
+            if ( validate_link( pPred, pCur )) {
+                m_Stat.onValidationSuccess();
+                return true;
+            }
+
+            m_Stat.onValidationFailed();
+            return false;
+        }
+
+        static bool validate_link( node_type * pPred, node_type * pCur ) CDS_NOEXCEPT
         {
             // RCU lock should be locked
             assert( gc::is_locked());
@@ -1175,7 +1211,6 @@ namespace cds { namespace intrusive {
             // RCU lock should be locked
             assert( gc::is_locked());
 
-            link_checker::is_empty( node_traits::to_node_ptr( val ));
             position pos;
             key_comparator  cmp;
 
@@ -1186,15 +1221,22 @@ namespace cds { namespace intrusive {
                     if ( validate( pos.pPred, pos.pCur )) {
                         if ( pos.pCur != &m_Tail && cmp( *node_traits::to_value_ptr( *pos.pCur ), val ) == 0 ) {
                             // failed: key already in list
+                            m_Stat.onInsertFailed();
                             return false;
                         }
 
                         link_node( node_traits::to_node_ptr( val ), pos.pPred, pos.pCur );
-                        ++m_ItemCounter;
-                        return true;
+                        break;
                     }
                 }
+
+                m_Stat.onInsertRetry();
             }
+
+            ++m_ItemCounter;
+            m_Stat.onInsertSuccess();
+            return true;
+
         }
 
         template <typename Func>
@@ -1215,23 +1257,43 @@ namespace cds { namespace intrusive {
                             // key already in the list
 
                             func( false, *node_traits::to_value_ptr( *pos.pCur ), val );
+                            m_Stat.onUpdateExisting();
                             return std::make_pair( iterator( pos.pCur ), false );
                         }
                         else {
                             // new key
-                            if ( !bAllowInsert )
+                            if ( !bAllowInsert ) {
+                                m_Stat.onUpdateFailed();
                                 return std::make_pair( end(), false );
-
-                            link_checker::is_empty( node_traits::to_node_ptr( val ));
+                            }
 
                             func( true, val, val );
                             link_node( node_traits::to_node_ptr( val ), pos.pPred, pos.pCur );
-                            ++m_ItemCounter;
-                            return std::make_pair( iterator( node_traits::to_node_ptr( val )), true );
+                            break;
                         }
                     }
                 }
+
+                m_Stat.onUpdateRetry();
             }
+
+            ++m_ItemCounter;
+            m_Stat.onUpdateNew();
+            return std::make_pair( iterator( node_traits::to_node_ptr( val )), true );
+        }
+        //@endcond
+
+    private:
+        //@cond
+        const_iterator get_const_begin() const
+        {
+            const_iterator it( const_cast<node_type *>(&m_Head));
+            ++it;   // skip dummy head
+            return it;
+        }
+        const_iterator get_const_end() const
+        {
+            return const_iterator( const_cast<node_type *>(&m_Tail));
         }
         //@endcond
     };