Add SCFence analysis
[model-checker.git] / nodestack.h
index af7808227b420ff431a3549490dc37e55a36fd08..6ae96be8d508d9b598ae3bb3c396760fea6047da 100644 (file)
+/** @file nodestack.h
+ *  @brief Stack of operations for use in backtracking.
+*/
+
 #ifndef __NODESTACK_H__
 #define __NODESTACK_H__
 
-#include <list>
-#include <vector>
 #include <cstddef>
-#include "threads.h"
+#include <inttypes.h>
+
 #include "mymemory.h"
+#include "schedule.h"
+#include "promise.h"
+#include "stl-model.h"
 
 class ModelAction;
+class Thread;
+
+struct fairness_info {
+       unsigned int enabled_count;
+       unsigned int turns;
+       bool priority;
+};
+
+/**
+ * @brief Types of read-from relations
+ *
+ * Our "may-read-from" set is composed of multiple types of reads, and we have
+ * to iterate through all of them in the backtracking search. This enumeration
+ * helps to identify which type of read-from we are currently observing.
+ */
+typedef enum {
+       READ_FROM_PAST, /**< @brief Read from a prior, existing store */
+       READ_FROM_PROMISE, /**< @brief Read from an existing promised future value */
+       READ_FROM_FUTURE, /**< @brief Read from a newly-asserted future value */
+       READ_FROM_NONE, /**< @brief A NULL state, which should not be reached */
+} read_from_type_t;
 
+#define YIELD_E 1
+#define YIELD_D 2
+#define YIELD_S 4
+#define YIELD_P 8
+#define YIELD_INDEX(tid1, tid2, num_threads) (tid1*num_threads+tid2)
+
+
+/**
+ * @brief A single node in a NodeStack
+ *
+ * Represents a single node in the NodeStack. Each Node is associated with up
+ * to one action and up to one parent node. A node holds information
+ * regarding the last action performed (the "associated action"), the thread
+ * choices that have been explored (explored_children) and should be explored
+ * (backtrack), and the actions that the last action may read from.
+ */
 class Node {
 public:
-       Node(ModelAction *act = NULL, int nthreads = 1);
+       Node(const struct model_params *params, ModelAction *act, Node *par,
+                       int nthreads, Node *prevfairness);
        ~Node();
        /* return true = thread choice has already been explored */
-       bool has_been_explored(thread_id_t tid);
+       bool has_been_explored(thread_id_t tid) const;
        /* return true = backtrack set is empty */
-       bool backtrack_empty();
-       void explore_child(ModelAction *act);
+       bool backtrack_empty() const;
+
+       void clear_backtracking();
+       void explore_child(ModelAction *act, enabled_type_t *is_enabled);
        /* return false = thread was already in backtrack */
        bool set_backtrack(thread_id_t id);
        thread_id_t get_next_backtrack();
-       bool is_enabled(Thread *t);
-       ModelAction * get_action() { return action; }
+       bool is_enabled(Thread *t) const;
+       bool is_enabled(thread_id_t tid) const;
+       enabled_type_t enabled_status(thread_id_t tid) const;
+
+       ModelAction * get_action() const { return action; }
+       void set_uninit_action(ModelAction *act) { uninit_action = act; }
+       ModelAction * get_uninit_action() const { return uninit_action; }
+
+       bool has_priority(thread_id_t tid) const;
+       void update_yield(Scheduler *);
+       bool has_priority_over(thread_id_t tid, thread_id_t tid2) const;
+       int get_num_threads() const { return num_threads; }
+       /** @return the parent Node to this Node; that is, the action that
+        * occurred previously in the stack. */
+       Node * get_parent() const { return parent; }
+
+       read_from_type_t get_read_from_status();
+       bool increment_read_from();
+       bool read_from_empty() const;
+       unsigned int read_from_size() const;
+
+       void print_read_from_past();
+       void add_read_from_past(const ModelAction *act);
+       const ModelAction * get_read_from_past() const;
+       const ModelAction * get_read_from_past(int i) const;
+       int get_read_from_past_size() const;
+
+       void add_read_from_promise(const ModelAction *reader);
+       Promise * get_read_from_promise() const;
+       Promise * get_read_from_promise(int i) const;
+       int get_read_from_promise_size() const;
+
+       bool add_future_value(struct future_value fv);
+       struct future_value get_future_value() const;
+
+       void set_promise(unsigned int i);
+       bool get_promise(unsigned int i) const;
+       bool increment_promise();
+       bool promise_empty() const;
+       void clear_promise_resolutions();
+
+       enabled_type_t *get_enabled_array() {return enabled_array;}
+
+       void set_misc_max(int i);
+       int get_misc() const;
+       bool increment_misc();
+       bool misc_empty() const;
 
-       void print();
+       void add_relseq_break(const ModelAction *write);
+       const ModelAction * get_relseq_break() const;
+       bool increment_relseq_break();
+       bool relseq_break_empty() const;
 
-       static int get_total_nodes() { return total_nodes; }
+       bool increment_behaviors();
+
+       void print() const;
 
        MEMALLOC
 private:
        void explore(thread_id_t tid);
+       int get_yield_data(int tid1, int tid2) const;
+       bool read_from_past_empty() const;
+       bool increment_read_from_past();
+       bool read_from_promise_empty() const;
+       bool increment_read_from_promise();
+       bool future_value_empty() const;
+       bool increment_future_value();
+       read_from_type_t read_from_status;
+       const struct model_params * get_params() const { return params; }
+
+       ModelAction * const action;
+
+       const struct model_params * const params;
+
+       /** @brief ATOMIC_UNINIT action which was created at this Node */
+       ModelAction *uninit_action;
+
+       Node * const parent;
+       const int num_threads;
+       ModelVector<bool> explored_children;
+       ModelVector<bool> backtrack;
+       ModelVector<struct fairness_info> fairness;
+       int numBacktracks;
+       enabled_type_t *enabled_array;
+
+       /**
+        * The set of past ModelActions that this the action at this Node may
+        * read from. Only meaningful if this Node represents a 'read' action.
+        */
+       ModelVector<const ModelAction *> read_from_past;
+       unsigned int read_from_past_idx;
+
+       ModelVector<const ModelAction *> read_from_promises;
+       int read_from_promise_idx;
+
+       ModelVector<struct future_value> future_values;
+       int future_index;
 
-       static int total_nodes;
-       ModelAction *action;
-       int num_threads;
-       std::vector< bool, MyAlloc<bool> > explored_children;
-       std::vector< bool, MyAlloc<bool> > backtrack;
+       ModelVector<bool> resolve_promise;
+       int resolve_promise_idx;
+
+       ModelVector<const ModelAction *> relseq_break_writes;
+       int relseq_break_index;
+
+       int misc_index;
+       int misc_max;
+       int * yield_data;
 };
 
-typedef std::list<class Node *, MyAlloc< class Node * > > node_list_t;
+typedef ModelVector<Node *> node_list_t;
 
+/**
+ * @brief A stack of nodes
+ *
+ * Holds a Node linked-list that can be used for holding backtracking,
+ * may-read-from, and replay information. It is used primarily as a
+ * stack-like structure, in that backtracking points and replay nodes are
+ * only removed from the top (most recent).
+ */
 class NodeStack {
 public:
        NodeStack();
        ~NodeStack();
-       ModelAction * explore_action(ModelAction *act, ModelAction *parent);
-       Node * get_head();
-       Node * get_next();
+
+       void register_engine(const ModelExecution *exec);
+
+       ModelAction * explore_action(ModelAction *act, enabled_type_t * is_enabled);
+       Node * get_head() const;
+       Node * get_next() const;
        void reset_execution();
+       void pop_restofstack(int numAhead);
+       void full_reset();
+       int get_total_nodes() { return total_nodes; }
 
-       void print();
+       void print() const;
 
        MEMALLOC
 private:
        node_list_t node_list;
-       node_list_t::iterator iter;
+
+       const struct model_params * get_params() const;
+
+       /** @brief The model-checker execution object */
+       const ModelExecution *execution;
+
+       /**
+        * @brief the index position of the current head Node
+        *
+        * This index is relative to node_list. The index should point to the
+        * current head Node. It is negative when the list is empty.
+        */
+       int head_idx;
+
+       int total_nodes;
 };
 
 #endif /* __NODESTACK_H__ */