action: refactor, move VALUE_TRY{SUCCESS,FAILED} out of header
[model-checker.git] / action.cc
index 41a025ab7e6f463f4e1068b029e6fbf26683d39f..08cacd89227f880c1bb391a83f799283c5de4e03 100644 (file)
--- a/action.cc
+++ b/action.cc
@@ -1,7 +1,6 @@
 #include <stdio.h>
 #define __STDC_FORMAT_MACROS
 #include <inttypes.h>
-#include <vector>
 
 #include "model.h"
 #include "action.h"
 
 #define ACTION_INITIAL_CLOCK 0
 
+/** A special value to represent a successful trylock */
+#define VALUE_TRYSUCCESS 1
+
+/** A special value to represent a failed trylock */
+#define VALUE_TRYFAILED 0
+
 /**
  * @brief Construct a new ModelAction
  *
@@ -31,6 +36,7 @@ ModelAction::ModelAction(action_type_t type, memory_order order, void *loc,
        location(loc),
        value(value),
        reads_from(NULL),
+       reads_from_promise(NULL),
        last_fence_release(NULL),
        node(NULL),
        seq_number(ACTION_INITIAL_CLOCK),
@@ -66,10 +72,22 @@ void ModelAction::copy_from_new(ModelAction *newaction)
 
 void ModelAction::set_seq_number(modelclock_t num)
 {
+       /* ATOMIC_UNINIT actions should never have non-zero clock */
+       ASSERT(!is_uninitialized());
        ASSERT(seq_number == ACTION_INITIAL_CLOCK);
        seq_number = num;
 }
 
+bool ModelAction::is_thread_start() const
+{
+       return type == THREAD_START;
+}
+
+bool ModelAction::is_thread_join() const
+{
+       return type == THREAD_JOIN;
+}
+
 bool ModelAction::is_relseq_fixup() const
 {
        return type == MODEL_FIXUP_RELSEQ;
@@ -90,11 +108,11 @@ bool ModelAction::is_wait() const {
 }
 
 bool ModelAction::is_notify() const {
-       return type==ATOMIC_NOTIFY_ONE || type==ATOMIC_NOTIFY_ALL;
+       return type == ATOMIC_NOTIFY_ONE || type == ATOMIC_NOTIFY_ALL;
 }
 
 bool ModelAction::is_notify_one() const {
-       return type==ATOMIC_NOTIFY_ONE;
+       return type == ATOMIC_NOTIFY_ONE;
 }
 
 bool ModelAction::is_unlock() const
@@ -117,6 +135,17 @@ bool ModelAction::is_failed_trylock() const
        return (type == ATOMIC_TRYLOCK && value == VALUE_TRYFAILED);
 }
 
+/** @return True if this operation is performed on a C/C++ atomic variable */
+bool ModelAction::is_atomic_var() const
+{
+       return is_read() || could_be_write();
+}
+
+bool ModelAction::is_uninitialized() const
+{
+       return type == ATOMIC_UNINIT;
+}
+
 bool ModelAction::is_read() const
 {
        return type == ATOMIC_READ || type == ATOMIC_RMWR || type == ATOMIC_RMW;
@@ -124,7 +153,7 @@ bool ModelAction::is_read() const
 
 bool ModelAction::is_write() const
 {
-       return type == ATOMIC_WRITE || type == ATOMIC_RMW || type == ATOMIC_INIT;
+       return type == ATOMIC_WRITE || type == ATOMIC_RMW || type == ATOMIC_INIT || type == ATOMIC_UNINIT;
 }
 
 bool ModelAction::could_be_write() const
@@ -132,6 +161,11 @@ bool ModelAction::could_be_write() const
        return is_write() || is_rmwr();
 }
 
+bool ModelAction::is_yield() const
+{
+       return type == THREAD_YIELD;
+}
+
 bool ModelAction::is_rmwr() const
 {
        return type == ATOMIC_RMWR;
@@ -147,7 +181,7 @@ bool ModelAction::is_rmwc() const
        return type == ATOMIC_RMWC;
 }
 
-bool ModelAction::is_fence() const 
+bool ModelAction::is_fence() const
 {
        return type == ATOMIC_FENCE;
 }
@@ -188,20 +222,20 @@ bool ModelAction::is_release() const
 
 bool ModelAction::is_seqcst() const
 {
-       return order==std::memory_order_seq_cst;
+       return order == std::memory_order_seq_cst;
 }
 
 bool ModelAction::same_var(const ModelAction *act) const
 {
-       if ( act->is_wait() || is_wait() ) {
-               if ( act->is_wait() && is_wait() ) {
-                       if ( ((void *)value) == ((void *)act->value) )
+       if (act->is_wait() || is_wait()) {
+               if (act->is_wait() && is_wait()) {
+                       if (((void *)value) == ((void *)act->value))
                                return true;
-               } else if ( is_wait() ) {
-                       if ( ((void *)value) == act->location )
+               } else if (is_wait()) {
+                       if (((void *)value) == act->location)
                                return true;
-               } else if ( act->is_wait() ) {
-                       if ( location == ((void *)act->value) )
+               } else if (act->is_wait()) {
+                       if (location == ((void *)act->value))
                                return true;
                }
        }
@@ -214,24 +248,51 @@ bool ModelAction::same_thread(const ModelAction *act) const
        return tid == act->tid;
 }
 
-void ModelAction::copy_typeandorder(ModelAction * act) {
+void ModelAction::copy_typeandorder(ModelAction * act)
+{
        this->type = act->type;
        this->order = act->order;
 }
 
+/**
+ * Get the Thread which is the operand of this action. This is only valid for
+ * THREAD_* operations (currently only for THREAD_CREATE and THREAD_JOIN). Note
+ * that this provides a central place for determining the conventions of Thread
+ * storage in ModelAction, where we generally aren't very type-safe (e.g., we
+ * store object references in a (void *) address.
+ *
+ * For THREAD_CREATE, this yields the Thread which is created.
+ * For THREAD_JOIN, this yields the Thread we are joining with.
+ *
+ * @return The Thread which this action acts on, if exists; otherwise NULL
+ */
+Thread * ModelAction::get_thread_operand() const
+{
+       if (type == THREAD_CREATE) {
+               /* THREAD_CREATE stores its (Thread *) in a thrd_t::priv */
+               thrd_t *thrd = (thrd_t *)get_location();
+               return thrd->priv;
+       } else if (type == THREAD_JOIN)
+               /* THREAD_JOIN uses (Thread *) for location */
+               return (Thread *)get_location();
+       else
+               return NULL;
+}
+
 /** This method changes an existing read part of an RMW action into either:
  *  (1) a full RMW action in case of the completed write or
  *  (2) a READ action in case a failed action.
  * @todo  If the memory_order changes, we may potentially need to update our
  * clock vector.
  */
-void ModelAction::process_rmw(ModelAction * act) {
-       this->order=act->order;
+void ModelAction::process_rmw(ModelAction *act)
+{
+       this->order = act->order;
        if (act->is_rmwc())
-               this->type=ATOMIC_READ;
+               this->type = ATOMIC_READ;
        else if (act->is_rmw()) {
-               this->type=ATOMIC_RMW;
-               this->value=act->value;
+               this->type = ATOMIC_RMW;
+               this->value = act->value;
        }
 }
 
@@ -246,7 +307,7 @@ void ModelAction::process_rmw(ModelAction * act) {
  */
 bool ModelAction::could_synchronize_with(const ModelAction *act) const
 {
-       //Same thread can't be reordered
+       // Same thread can't be reordered
        if (same_thread(act))
                return false;
 
@@ -256,34 +317,32 @@ bool ModelAction::could_synchronize_with(const ModelAction *act) const
 
        // Explore interleavings of seqcst writes/fences to guarantee total
        // order of seq_cst operations that don't commute
-       if ((could_be_write() || act->could_be_write() || is_fence() || act->is_fence())
-                       && is_seqcst() && act->is_seqcst())
+       if ((could_be_write() || act->could_be_write() || is_fence() || act->is_fence()) && is_seqcst() && act->is_seqcst())
                return true;
 
-       // Explore synchronizing read/write/fence pairs
-       if (is_acquire() && act->is_release() && (is_read() || is_fence()) &&
-                       (act->could_be_write() || act->is_fence()))
+       // Explore synchronizing read/write pairs
+       if (is_acquire() && act->is_release() && is_read() && act->could_be_write())
                return true;
 
-       //lock just released...we can grab lock
-       if ((is_lock() ||is_trylock()) && (act->is_unlock()||act->is_wait()))
+       // lock just released...we can grab lock
+       if ((is_lock() || is_trylock()) && (act->is_unlock() || act->is_wait()))
                return true;
 
-       //lock just acquired...we can fail to grab lock
+       // lock just acquired...we can fail to grab lock
        if (is_trylock() && act->is_success_lock())
                return true;
 
-       //other thread stalling on lock...we can release lock
-       if (is_unlock() && (act->is_trylock()||act->is_lock()))
+       // other thread stalling on lock...we can release lock
+       if (is_unlock() && (act->is_trylock() || act->is_lock()))
                return true;
 
-       if (is_trylock() && (act->is_unlock()||act->is_wait()))
+       if (is_trylock() && (act->is_unlock() || act->is_wait()))
                return true;
 
-       if ( is_notify() && act->is_wait() )
+       if (is_notify() && act->is_wait())
                return true;
 
-       if ( is_wait() && act->is_notify() )
+       if (is_wait() && act->is_notify())
                return true;
 
        // Otherwise handle by reads_from relation
@@ -292,19 +351,19 @@ bool ModelAction::could_synchronize_with(const ModelAction *act) const
 
 bool ModelAction::is_conflicting_lock(const ModelAction *act) const
 {
-       //Must be different threads to reorder
+       // Must be different threads to reorder
        if (same_thread(act))
                return false;
-       
-       //Try to reorder a lock past a successful lock
+
+       // Try to reorder a lock past a successful lock
        if (act->is_success_lock())
                return true;
-       
-       //Try to push a successful trylock past an unlock
+
+       // Try to push a successful trylock past an unlock
        if (act->is_unlock() && is_trylock() && value == VALUE_TRYSUCCESS)
                return true;
 
-       //Try to push a successful trylock past a wait
+       // Try to push a successful trylock past a wait
        if (act->is_wait() && is_trylock() && value == VALUE_TRYSUCCESS)
                return true;
 
@@ -327,11 +386,75 @@ void ModelAction::create_cv(const ModelAction *parent)
                cv = new ClockVector(NULL, this);
 }
 
-void ModelAction::set_try_lock(bool obtainedlock) {
-       if (obtainedlock)
-               value=VALUE_TRYSUCCESS;
+void ModelAction::set_try_lock(bool obtainedlock)
+{
+       value = obtainedlock ? VALUE_TRYSUCCESS : VALUE_TRYFAILED;
+}
+
+/**
+ * @brief Get the value read by this load
+ *
+ * We differentiate this function from ModelAction::get_write_value and
+ * ModelAction::get_value for the purpose of RMW's, which may have both a
+ * 'read' and a 'write' value.
+ *
+ * Note: 'this' must be a load.
+ *
+ * @return The value read by this load
+ */
+uint64_t ModelAction::get_reads_from_value() const
+{
+       ASSERT(is_read());
+       if (reads_from)
+               return reads_from->get_write_value();
+       else if (reads_from_promise)
+               return reads_from_promise->get_value();
+       return VALUE_NONE; /* Only for new actions with no reads-from */
+}
+
+/**
+ * @brief Get the value written by this store
+ *
+ * We differentiate this function from ModelAction::get_reads_from_value and
+ * ModelAction::get_value for the purpose of RMW's, which may have both a
+ * 'read' and a 'write' value.
+ *
+ * Note: 'this' must be a store.
+ *
+ * @return The value written by this store
+ */
+uint64_t ModelAction::get_write_value() const
+{
+       ASSERT(is_write());
+       return value;
+}
+
+/**
+ * @brief Get the value returned by this action
+ *
+ * For atomic reads (including RMW), an operation returns the value it read.
+ * For atomic writes, an operation returns the value it wrote. For other
+ * operations, the return value varies (sometimes is a "don't care"), but the
+ * value is simply stored in the "value" field.
+ *
+ * @return This action's return value
+ */
+uint64_t ModelAction::get_return_value() const
+{
+       if (is_read())
+               return get_reads_from_value();
+       else if (is_write())
+               return get_write_value();
        else
-               value=VALUE_TRYFAILED;
+               return value;
+}
+
+/** @return The Node associated with this ModelAction */
+Node * ModelAction::get_node() const
+{
+       /* UNINIT actions do not have a Node */
+       ASSERT(!is_uninitialized());
+       return node;
 }
 
 /**
@@ -340,7 +463,22 @@ void ModelAction::set_try_lock(bool obtainedlock) {
  */
 void ModelAction::set_read_from(const ModelAction *act)
 {
+       ASSERT(act);
        reads_from = act;
+       reads_from_promise = NULL;
+       if (act->is_uninitialized())
+               model->assert_bug("May read from uninitialized atomic\n");
+}
+
+/**
+ * Set this action's read-from promise
+ * @param promise The promise to read from
+ */
+void ModelAction::set_read_from_promise(Promise *promise)
+{
+       ASSERT(is_read());
+       reads_from_promise = promise;
+       reads_from = NULL;
 }
 
 /**
@@ -349,7 +487,8 @@ void ModelAction::set_read_from(const ModelAction *act)
  * @param act The ModelAction to synchronize with
  * @return True if this is a valid synchronization; false otherwise
  */
-bool ModelAction::synchronize_with(const ModelAction *act) {
+bool ModelAction::synchronize_with(const ModelAction *act)
+{
        if (*this < *act && type != THREAD_JOIN && type != ATOMIC_LOCK)
                return false;
        model->check_promises(act->get_tid(), cv, act->cv);
@@ -396,6 +535,9 @@ void ModelAction::print() const
        case THREAD_FINISH:
                type_str = "thread finish";
                break;
+       case ATOMIC_UNINIT:
+               type_str = "uninitialized";
+               break;
        case ATOMIC_READ:
                type_str = "atomic read";
                break;
@@ -439,8 +581,6 @@ void ModelAction::print() const
                type_str = "unknown type";
        }
 
-       uint64_t valuetoprint=type==ATOMIC_READ?(reads_from!=NULL?reads_from->value:VALUE_NONE):value;
-
        switch (this->order) {
        case std::memory_order_relaxed:
                mo_str = "relaxed";
@@ -463,11 +603,17 @@ void ModelAction::print() const
        }
 
        model_print("(%4d) Thread: %-2d   Action: %-13s   MO: %7s  Loc: %14p   Value: %-#18" PRIx64,
-                       seq_number, id_to_int(tid), type_str, mo_str, location, valuetoprint);
+                       seq_number, id_to_int(tid), type_str, mo_str, location, get_return_value());
        if (is_read()) {
                if (reads_from)
                        model_print("  Rf: %-3d", reads_from->get_seq_number());
-               else
+               else if (reads_from_promise) {
+                       int idx = model->get_promise_number(reads_from_promise);
+                       if (idx >= 0)
+                               model_print("  Rf: P%-2d", idx);
+                       else
+                               model_print("  Rf: P? ");
+               } else
                        model_print("  Rf: ?  ");
        }
        if (cv) {
@@ -480,17 +626,60 @@ void ModelAction::print() const
                model_print("\n");
 }
 
-/** @brief Print nicely-formatted info about this ModelAction */
+/** @brief Get a (likely) unique hash for this ModelAction */
 unsigned int ModelAction::hash() const
 {
-       unsigned int hash=(unsigned int) this->type;
-       hash^=((unsigned int)this->order)<<3;
-       hash^=seq_number<<5;
+       unsigned int hash = (unsigned int)this->type;
+       hash ^= ((unsigned int)this->order) << 3;
+       hash ^= seq_number << 5;
        hash ^= id_to_int(tid) << 6;
 
        if (is_read()) {
-               if (reads_from)
-                       hash^=reads_from->get_seq_number();
+              if (reads_from)
+                      hash ^= reads_from->get_seq_number();
+              else if (reads_from_promise)
+                      hash ^= model->get_promise_number(reads_from_promise);
+              hash ^= get_reads_from_value();
        }
        return hash;
 }
+
+/**
+ * @brief Checks the NodeStack to see if a ModelAction is in our may-read-from set
+ * @param write The ModelAction to check for
+ * @return True if the ModelAction is found; false otherwise
+ */
+bool ModelAction::may_read_from(const ModelAction *write) const
+{
+       for (int i = 0; i < node->get_read_from_past_size(); i++)
+               if (node->get_read_from_past(i) == write)
+                       return true;
+       return false;
+}
+
+/**
+ * @brief Checks the NodeStack to see if a Promise is in our may-read-from set
+ * @param promise The Promise to check for
+ * @return True if the Promise is found; false otherwise
+ */
+bool ModelAction::may_read_from(const Promise *promise) const
+{
+       for (int i = 0; i < node->get_read_from_promise_size(); i++)
+               if (node->get_read_from_promise(i) == promise)
+                       return true;
+       return false;
+}
+
+/**
+ * Only valid for LOCK, TRY_LOCK, UNLOCK, and WAIT operations.
+ * @return The mutex operated on by this action, if any; otherwise NULL
+ */
+std::mutex * ModelAction::get_mutex() const
+{
+       if (is_trylock() || is_lock() || is_unlock())
+               return (std::mutex *)get_location();
+       else if (is_wait())
+               return (std::mutex *)get_value();
+       else
+               return NULL;
+}