malloc.c

   1 /*    malloc.c
   2  *
   3  */
   4
   5 /*
   6   Here are some notes on configuring Perl's malloc.  (For non-perl
   7   usage see below.)
   8
   9   There are two macros which serve as bulk disablers of advanced
  10   features of this malloc: NO_FANCY_MALLOC, PLAIN_MALLOC (undef by
  11   default).  Look in the list of default values below to understand
  12   their exact effect.  Defining NO_FANCY_MALLOC returns malloc.c to the
  13   state of the malloc in Perl 5.004.  Additionally defining PLAIN_MALLOC
  14   returns it to the state as of Perl 5.000.
  15
  16   Note that some of the settings below may be ignored in the code based
  17   on values of other macros.  The PERL_CORE symbol is only defined when
  18   perl itself is being compiled (so malloc can make some assumptions
  19   about perl's facilities being available to it).
  20
  21   Each config option has a short description, followed by its name,
  22   default value, and a comment about the default (if applicable).  Some
  23   options take a precise value, while the others are just boolean.
  24   The boolean ones are listed first.
  25
  26     # Enable code for an emergency memory pool in $^M.  See perlvar.pod
  27     # for a description of $^M.
  28     PERL_EMERGENCY_SBRK         (!PLAIN_MALLOC && PERL_CORE)
  29
  30     # Enable code for printing memory statistics.
  31     DEBUGGING_MSTATS            (!PLAIN_MALLOC && PERL_CORE)
  32
  33     # Move allocation info for small buckets into separate areas.
  34     # Memory optimization (especially for small allocations, of the
  35     # less than 64 bytes).  Since perl usually makes a large number
  36     # of small allocations, this is usually a win.
  37     PACK_MALLOC                 (!PLAIN_MALLOC && !RCHECK)
  38
  39     # Add one page to big powers of two when calculating bucket size.
  40     # This is targeted at big allocations, as are common in image
  41     # processing.
  42     TWO_POT_OPTIMIZE            !PLAIN_MALLOC
  43
  44     # Use intermediate bucket sizes between powers-of-two.  This is
  45     # generally a memory optimization, and a (small) speed pessimization.
  46     BUCKETS_ROOT2               !NO_FANCY_MALLOC
  47
  48     # Do not check small deallocations for bad free().  Memory
  49     # and speed optimization, error reporting pessimization.
  50     IGNORE_SMALL_BAD_FREE       (!NO_FANCY_MALLOC && !RCHECK)
  51
  52     # Use table lookup to decide in which bucket a given allocation will go.
  53     SMALL_BUCKET_VIA_TABLE      !NO_FANCY_MALLOC
  54
  55     # Use a perl-defined sbrk() instead of the (presumably broken or
  56     # missing) system-supplied sbrk().
  57     USE_PERL_SBRK               undef
  58
  59     # Use system malloc() (or calloc() etc.) to emulate sbrk(). Normally
  60     # only used with broken sbrk()s.
  61     PERL_SBRK_VIA_MALLOC        undef
  62
  63     # Which allocator to use if PERL_SBRK_VIA_MALLOC
  64     SYSTEM_ALLOC(a)             malloc(a)
  65
  66     # Minimal alignment (in bytes, should be a power of 2) of SYSTEM_ALLOC
  67     SYSTEM_ALLOC_ALIGNMENT      MEM_ALIGNBYTES
  68
  69     # Disable memory overwrite checking with DEBUGGING.  Memory and speed
  70     # optimization, error reporting pessimization.
  71     NO_RCHECK                   undef
  72
  73     # Enable memory overwrite checking with DEBUGGING.  Memory and speed
  74     # pessimization, error reporting optimization
  75     RCHECK                      (DEBUGGING && !NO_RCHECK)
  76
  77     # Failed allocations bigger than this size croak (if
  78     # PERL_EMERGENCY_SBRK is enabled) without touching $^M.  See
  79     # perlvar.pod for a description of $^M.
  80     BIG_SIZE                     (1<<16)        # 64K
  81
  82     # Starting from this power of two, add an extra page to the
  83     # size of the bucket. This enables optimized allocations of sizes
  84     # close to powers of 2.  Note that the value is indexed at 0.
  85     FIRST_BIG_POW2              15              # 32K, 16K is used too often
  86
  87     # Estimate of minimal memory footprint.  malloc uses this value to
  88     # request the most reasonable largest blocks of memory from the system.
  89     FIRST_SBRK                  (48*1024)
  90
  91     # Round up sbrk()s to multiples of this.
  92     MIN_SBRK                    2048
  93
  94     # Round up sbrk()s to multiples of this percent of footprint.
  95     MIN_SBRK_FRAC               3
  96
  97     # Add this much memory to big powers of two to get the bucket size.
  98     PERL_PAGESIZE               4096
  99
 100     # This many sbrk() discontinuities should be tolerated even
 101     # from the start without deciding that sbrk() is usually
 102     # discontinuous.
 103     SBRK_ALLOW_FAILURES         3
 104
 105     # This many continuous sbrk()s compensate for one discontinuous one.
 106     SBRK_FAILURE_PRICE          50
 107
 108     # Some configurations may ask for 12-byte-or-so allocations which
 109     # require 8-byte alignment (?!).  In such situation one needs to
 110     # define this to disable 12-byte bucket (will increase memory footprint)
 111     STRICT_ALIGNMENT            undef
 112
 113   This implementation assumes that calling PerlIO_printf() does not
 114   result in any memory allocation calls (used during a panic).
 115
 116  */
 117
 118 /*
 119    If used outside of Perl environment, it may be useful to redefine
 120    the following macros (listed below with defaults):
 121
 122      # Type of address returned by allocation functions
 123      Malloc_t                           void *
 124
 125      # Type of size argument for allocation functions
 126      MEM_SIZE                           unsigned long
 127
 128      # size of void*
 129      PTRSIZE                            4
 130
 131      # Maximal value in LONG
 132      LONG_MAX                           0x7FFFFFFF
 133
 134      # Unsigned integer type big enough to keep a pointer
 135      UV                                 unsigned long
 136
 137      # Type of pointer with 1-byte granularity
 138      caddr_t                            char *
 139
 140      # Type returned by free()
 141      Free_t                             void
 142
 143      # Very fatal condition reporting function (cannot call any )
 144      fatalcroak(arg)                    write(2,arg,strlen(arg)) + exit(2)
 145
 146      # Fatal error reporting function
 147      croak(format, arg)                 warn(idem) + exit(1)
 148
 149      # Fatal error reporting function
 150      croak2(format, arg1, arg2)         warn2(idem) + exit(1)
 151
 152      # Error reporting function
 153      warn(format, arg)                  fprintf(stderr, idem)
 154
 155      # Error reporting function
 156      warn2(format, arg1, arg2)          fprintf(stderr, idem)
 157
 158      # Locking/unlocking for MT operation
 159      MALLOC_LOCK                        MUTEX_LOCK(&PL_malloc_mutex)
 160      MALLOC_UNLOCK                      MUTEX_UNLOCK(&PL_malloc_mutex)
 161
 162      # Locking/unlocking mutex for MT operation
 163      MUTEX_LOCK(l)                      void
 164      MUTEX_UNLOCK(l)                    void
 165  */
 166
 167 #ifndef NO_FANCY_MALLOC
 168 #  ifndef SMALL_BUCKET_VIA_TABLE
 169 #    define SMALL_BUCKET_VIA_TABLE
 170 #  endif
 171 #  ifndef BUCKETS_ROOT2
 172 #    define BUCKETS_ROOT2
 173 #  endif
 174 #  ifndef IGNORE_SMALL_BAD_FREE
 175 #    define IGNORE_SMALL_BAD_FREE
 176 #  endif
 177 #endif
 178
 179 #ifndef PLAIN_MALLOC                    /* Bulk enable features */
 180 #  ifndef PACK_MALLOC
 181 #      define PACK_MALLOC
 182 #  endif
 183 #  ifndef TWO_POT_OPTIMIZE
 184 #    define TWO_POT_OPTIMIZE
 185 #  endif
 186 #  if defined(PERL_CORE) && !defined(PERL_EMERGENCY_SBRK)
 187 #    define PERL_EMERGENCY_SBRK
 188 #  endif
 189 #  if defined(PERL_CORE) && !defined(DEBUGGING_MSTATS)
 190 #    define DEBUGGING_MSTATS
 191 #  endif
 192 #endif
 193
 194 #define MIN_BUC_POW2 (sizeof(void*) > 4 ? 3 : 2) /* Allow for 4-byte arena. */
 195 #define MIN_BUCKET (MIN_BUC_POW2 * BUCKETS_PER_POW2)
 196
 197 #if !(defined(I286) || defined(atarist) || defined(__MINT__))
 198         /* take 2k unless the block is bigger than that */
 199 #  define LOG_OF_MIN_ARENA 11
 200 #else
 201         /* take 16k unless the block is bigger than that
 202            (80286s like large segments!), probably good on the atari too */
 203 #  define LOG_OF_MIN_ARENA 14
 204 #endif
 205
 206 #ifndef lint
 207 #  if defined(DEBUGGING) && !defined(NO_RCHECK)
 208 #    define RCHECK
 209 #  endif
 210 #  if defined(RCHECK) && defined(IGNORE_SMALL_BAD_FREE)
 211 #    undef IGNORE_SMALL_BAD_FREE
 212 #  endif
 213 /*
 214  * malloc.c (Caltech) 2/21/82
 215  * Chris Kingsley, kingsley@cit-20.
 216  *
 217  * This is a very fast storage allocator.  It allocates blocks of a small
 218  * number of different sizes, and keeps free lists of each size.  Blocks that
 219  * don't exactly fit are passed up to the next larger size.  In this
 220  * implementation, the available sizes are 2^n-4 (or 2^n-12) bytes long.
 221  * If PACK_MALLOC is defined, small blocks are 2^n bytes long.
 222  * This is designed for use in a program that uses vast quantities of memory,
 223  * but bombs when it runs out.
 224  *
 225  * Modifications Copyright Ilya Zakharevich 1996-99.
 226  *
 227  * Still very quick, but much more thrifty.  (Std config is 10% slower
 228  * than it was, and takes 67% of old heap size for typical usage.)
 229  *
 230  * Allocations of small blocks are now table-driven to many different
 231  * buckets.  Sizes of really big buckets are increased to accomodata
 232  * common size=power-of-2 blocks.  Running-out-of-memory is made into
 233  * an exception.  Deeply configurable and thread-safe.
 234  *
 235  */
 236
 237 #ifdef PERL_CORE
 238 #  include "EXTERN.h"
 239 #  define PERL_IN_MALLOC_C
 240 #  include "perl.h"
 241 #  if defined(PERL_IMPLICIT_CONTEXT)
 242 #    define croak       Perl_croak_nocontext
 243 #    define croak2      Perl_croak_nocontext
 244 #    define warn        Perl_warn_nocontext
 245 #    define warn2       Perl_warn_nocontext
 246 #  else
 247 #    define croak2      croak
 248 #    define warn2       warn
 249 #  endif
 250 #else
 251 #  ifdef PERL_FOR_X2P
 252 #    include "../EXTERN.h"
 253 #    include "../perl.h"
 254 #  else
 255 #    include <stdlib.h>
 256 #    include <stdio.h>
 257 #    include <memory.h>
 258 #    define _(arg) arg
 259 #    ifndef Malloc_t
 260 #      define Malloc_t void *
 261 #    endif
 262 #    ifndef PTRSIZE
 263 #      define PTRSIZE 4
 264 #    endif
 265 #    ifndef MEM_SIZE
 266 #      define MEM_SIZE unsigned long
 267 #    endif
 268 #    ifndef LONG_MAX
 269 #      define LONG_MAX 0x7FFFFFFF
 270 #    endif
 271 #    ifndef UV
 272 #      define UV unsigned long
 273 #    endif
 274 #    ifndef caddr_t
 275 #      define caddr_t char *
 276 #    endif
 277 #    ifndef Free_t
 278 #      define Free_t void
 279 #    endif
 280 #    define Copy(s,d,n,t) (void)memcpy((char*)(d),(char*)(s), (n) * sizeof(t))
 281 #    define PerlEnv_getenv getenv
 282 #    define PerlIO_printf fprintf
 283 #    define PerlIO_stderr() stderr
 284 #  endif
 285 #  ifndef croak                         /* make depend */
 286 #    define croak(mess, arg) (warn((mess), (arg)), exit(1))
 287 #  endif
 288 #  ifndef croak2                        /* make depend */
 289 #    define croak2(mess, arg1, arg2) (warn2((mess), (arg1), (arg2)), exit(1))
 290 #  endif
 291 #  ifndef warn
 292 #    define warn(mess, arg) fprintf(stderr, (mess), (arg))
 293 #  endif
 294 #  ifndef warn2
 295 #    define warn2(mess, arg1) fprintf(stderr, (mess), (arg1), (arg2))
 296 #  endif
 297 #  ifdef DEBUG_m
 298 #    undef DEBUG_m
 299 #  endif
 300 #  define DEBUG_m(a)
 301 #  ifdef DEBUGGING
 302 #     undef DEBUGGING
 303 #  endif
 304 #  ifndef pTHX
 305 #     define pTHX               void
 306 #     define pTHX_
 307 #     ifdef HASATTRIBUTE
 308 #        define dTHX            extern int Perl___notused PERL_UNUSED_DECL
 309 #     else
 310 #        define dTHX            extern int Perl___notused
 311 #     endif
 312 #     define WITH_THX(s)        s
 313 #  endif
 314 #  ifndef PERL_GET_INTERP
 315 #     define PERL_GET_INTERP    PL_curinterp
 316 #  endif
 317 #  ifndef Perl_malloc
 318 #     define Perl_malloc malloc
 319 #  endif
 320 #  ifndef Perl_mfree
 321 #     define Perl_mfree free
 322 #  endif
 323 #  ifndef Perl_realloc
 324 #     define Perl_realloc realloc
 325 #  endif
 326 #  ifndef Perl_calloc
 327 #     define Perl_calloc calloc
 328 #  endif
 329 #  ifndef Perl_strdup
 330 #     define Perl_strdup strdup
 331 #  endif
 332 #endif
 333
 334 #ifndef MUTEX_LOCK
 335 #  define MUTEX_LOCK(l)
 336 #endif
 337
 338 #ifndef MUTEX_UNLOCK
 339 #  define MUTEX_UNLOCK(l)
 340 #endif
 341
 342 #ifndef MALLOC_LOCK
 343 #  define MALLOC_LOCK           MUTEX_LOCK(&PL_malloc_mutex)
 344 #endif
 345
 346 #ifndef MALLOC_UNLOCK
 347 #  define MALLOC_UNLOCK         MUTEX_UNLOCK(&PL_malloc_mutex)
 348 #endif
 349
 350 #  ifndef fatalcroak                            /* make depend */
 351 #    define fatalcroak(mess)    (write(2, (mess), strlen(mess)), exit(2))
 352 #  endif
 353
 354 #ifdef DEBUGGING
 355 #  undef DEBUG_m
 356 #  define DEBUG_m(a)  \
 357     STMT_START {                                                        \
 358         if (PERL_GET_INTERP) { dTHX; if (DEBUG_m_TEST) { a; } } \
 359     } STMT_END
 360 #endif
 361
 362 #ifdef PERL_IMPLICIT_CONTEXT
 363 #  define PERL_IS_ALIVE         aTHX
 364 #else
 365 #  define PERL_IS_ALIVE         TRUE
 366 #endif
 367
 368
 369 /*
 370  * Layout of memory:
 371  * ~~~~~~~~~~~~~~~~
 372  * The memory is broken into "blocks" which occupy multiples of 2K (and
 373  * generally speaking, have size "close" to a power of 2).  The addresses
 374  * of such *unused* blocks are kept in nextf[i] with big enough i.  (nextf
 375  * is an array of linked lists.)  (Addresses of used blocks are not known.)
 376  *
 377  * Moreover, since the algorithm may try to "bite" smaller blocks out
 378  * of unused bigger ones, there are also regions of "irregular" size,
 379  * managed separately, by a linked list chunk_chain.
 380  *
 381  * The third type of storage is the sbrk()ed-but-not-yet-used space, its
 382  * end and size are kept in last_sbrk_top and sbrked_remains.
 383  *
 384  * Growing blocks "in place":
 385  * ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 386  * The address of the block with the greatest address is kept in last_op
 387  * (if not known, last_op is 0).  If it is known that the memory above
 388  * last_op is not continuous, or contains a chunk from chunk_chain,
 389  * last_op is set to 0.
 390  *
 391  * The chunk with address last_op may be grown by expanding into
 392  * sbrk()ed-but-not-yet-used space, or trying to sbrk() more continuous
 393  * memory.
 394  *
 395  * Management of last_op:
 396  * ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 397  *
 398  * free() never changes the boundaries of blocks, so is not relevant.
 399  *
 400  * The only way realloc() may change the boundaries of blocks is if it
 401  * grows a block "in place".  However, in the case of success such a
 402  * chunk is automatically last_op, and it remains last_op.  In the case
 403  * of failure getpages_adjacent() clears last_op.
 404  *
 405  * malloc() may change blocks by calling morecore() only.
 406  *
 407  * morecore() may create new blocks by:
 408  *   a) biting pieces from chunk_chain (cannot create one above last_op);
 409  *   b) biting a piece from an unused block (if block was last_op, this
 410  *      may create a chunk from chain above last_op, thus last_op is
 411  *      invalidated in such a case).
 412  *   c) biting of sbrk()ed-but-not-yet-used space.  This creates
 413  *      a block which is last_op.
 414  *   d) Allocating new pages by calling getpages();
 415  *
 416  * getpages() creates a new block.  It marks last_op at the bottom of
 417  * the chunk of memory it returns.
 418  *
 419  * Active pages footprint:
 420  * ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 421  * Note that we do not need to traverse the lists in nextf[i], just take
 422  * the first element of this list.  However, we *need* to traverse the
 423  * list in chunk_chain, but most the time it should be a very short one,
 424  * so we do not step on a lot of pages we are not going to use.
 425  *
 426  * Flaws:
 427  * ~~~~~
 428  * get_from_bigger_buckets(): forget to increment price => Quite
 429  * aggressive.
 430  */
 431
 432 /* I don't much care whether these are defined in sys/types.h--LAW */
 433
 434 #define u_char unsigned char
 435 #define u_int unsigned int
 436 /*
 437  * I removed the definition of u_bigint which appeared to be u_bigint = UV
 438  * u_bigint was only used in TWOK_MASKED and TWOK_SHIFT
 439  * where I have used PTR2UV.  RMB
 440  */
 441 #define u_short unsigned short
 442
 443 /* 286 and atarist like big chunks, which gives too much overhead. */
 444 #if (defined(RCHECK) || defined(I286) || defined(atarist) || defined(__MINT__)) && defined(PACK_MALLOC)
 445 #  undef PACK_MALLOC
 446 #endif
 447
 448 /*
 449  * The description below is applicable if PACK_MALLOC is not defined.
 450  *
 451  * The overhead on a block is at least 4 bytes.  When free, this space
 452  * contains a pointer to the next free block, and the bottom two bits must
 453  * be zero.  When in use, the first byte is set to MAGIC, and the second
 454  * byte is the size index.  The remaining bytes are for alignment.
 455  * If range checking is enabled and the size of the block fits
 456  * in two bytes, then the top two bytes hold the size of the requested block
 457  * plus the range checking words, and the header word MINUS ONE.
 458  */
 459 union   overhead {
 460         union   overhead *ov_next;      /* when free */
 461 #if MEM_ALIGNBYTES > 4
 462         double  strut;                  /* alignment problems */
 463 #endif
 464         struct {
 465 /*
 466  * Keep the ovu_index and ovu_magic in this order, having a char
 467  * field first gives alignment indigestion in some systems, such as
 468  * MachTen.
 469  */
 470                 u_char  ovu_index;      /* bucket # */
 471                 u_char  ovu_magic;      /* magic number */
 472 #ifdef RCHECK
 473                 u_short ovu_size;       /* actual block size */
 474                 u_int   ovu_rmagic;     /* range magic number */
 475 #endif
 476         } ovu;
 477 #define ov_magic        ovu.ovu_magic
 478 #define ov_index        ovu.ovu_index
 479 #define ov_size         ovu.ovu_size
 480 #define ov_rmagic       ovu.ovu_rmagic
 481 };
 482
 483 #define MAGIC           0xff            /* magic # on accounting info */
 484 #define RMAGIC          0x55555555      /* magic # on range info */
 485 #define RMAGIC_C        0x55            /* magic # on range info */
 486
 487 #ifdef RCHECK
 488 #  define       RSLOP           sizeof (u_int)
 489 #  ifdef TWO_POT_OPTIMIZE
 490 #    define MAX_SHORT_BUCKET (12 * BUCKETS_PER_POW2)
 491 #  else
 492 #    define MAX_SHORT_BUCKET (13 * BUCKETS_PER_POW2)
 493 #  endif
 494 #else
 495 #  define       RSLOP           0
 496 #endif
 497
 498 #if !defined(PACK_MALLOC) && defined(BUCKETS_ROOT2)
 499 #  undef BUCKETS_ROOT2
 500 #endif
 501
 502 #ifdef BUCKETS_ROOT2
 503 #  define BUCKET_TABLE_SHIFT 2
 504 #  define BUCKET_POW2_SHIFT 1
 505 #  define BUCKETS_PER_POW2 2
 506 #else
 507 #  define BUCKET_TABLE_SHIFT MIN_BUC_POW2
 508 #  define BUCKET_POW2_SHIFT 0
 509 #  define BUCKETS_PER_POW2 1
 510 #endif
 511
 512 #if !defined(MEM_ALIGNBYTES) || ((MEM_ALIGNBYTES > 4) && !defined(STRICT_ALIGNMENT))
 513 /* Figure out the alignment of void*. */
 514 struct aligner {
 515   char c;
 516   void *p;
 517 };
 518 #  define ALIGN_SMALL ((int)((caddr_t)&(((struct aligner*)0)->p)))
 519 #else
 520 #  define ALIGN_SMALL MEM_ALIGNBYTES
 521 #endif
 522
 523 #define IF_ALIGN_8(yes,no)      ((ALIGN_SMALL>4) ? (yes) : (no))
 524
 525 #ifdef BUCKETS_ROOT2
 526 #  define MAX_BUCKET_BY_TABLE 13
 527 static u_short buck_size[MAX_BUCKET_BY_TABLE + 1] =
 528   {
 529       0, 0, 0, 0, 4, 4, 8, 12, 16, 24, 32, 48, 64, 80,
 530   };
 531 #  define BUCKET_SIZE(i) ((i) % 2 ? buck_size[i] : (1 << ((i) >> BUCKET_POW2_SHIFT)))
 532 #  define BUCKET_SIZE_REAL(i) ((i) <= MAX_BUCKET_BY_TABLE               \
 533                                ? buck_size[i]                           \
 534                                : ((1 << ((i) >> BUCKET_POW2_SHIFT))     \
 535                                   - MEM_OVERHEAD(i)                     \
 536                                   + POW2_OPTIMIZE_SURPLUS(i)))
 537 #else
 538 #  define BUCKET_SIZE(i) (1 << ((i) >> BUCKET_POW2_SHIFT))
 539 #  define BUCKET_SIZE_REAL(i) (BUCKET_SIZE(i) - MEM_OVERHEAD(i) + POW2_OPTIMIZE_SURPLUS(i))
 540 #endif
 541
 542
 543 #ifdef PACK_MALLOC
 544 /* In this case there are several possible layout of arenas depending
 545  * on the size.  Arenas are of sizes multiple to 2K, 2K-aligned, and
 546  * have a size close to a power of 2.
 547  *
 548  * Arenas of the size >= 4K keep one chunk only.  Arenas of size 2K
 549  * may keep one chunk or multiple chunks.  Here are the possible
 550  * layouts of arenas:
 551  *
 552  *      # One chunk only, chunksize 2^k + SOMETHING - ALIGN, k >= 11
 553  *
 554  * INDEX MAGIC1 UNUSED CHUNK1
 555  *
 556  *      # Multichunk with sanity checking and chunksize 2^k-ALIGN, k>7
 557  *
 558  * INDEX MAGIC1 MAGIC2 MAGIC3 UNUSED CHUNK1 CHUNK2 CHUNK3 ...
 559  *
 560  *      # Multichunk with sanity checking and size 2^k-ALIGN, k=7
 561  *
 562  * INDEX MAGIC1 MAGIC2 MAGIC3 UNUSED CHUNK1 UNUSED CHUNK2 CHUNK3 ...
 563  *
 564  *      # Multichunk with sanity checking and size up to 80
 565  *
 566  * INDEX UNUSED MAGIC1 UNUSED MAGIC2 UNUSED ... CHUNK1 CHUNK2 CHUNK3 ...
 567  *
 568  *      # No sanity check (usually up to 48=byte-long buckets)
 569  * INDEX UNUSED CHUNK1 CHUNK2 ...
 570  *
 571  * Above INDEX and MAGIC are one-byte-long.  Sizes of UNUSED are
 572  * appropriate to keep algorithms simple and memory aligned.  INDEX
 573  * encodes the size of the chunk, while MAGICn encodes state (used,
 574  * free or non-managed-by-us-so-it-indicates-a-bug) of CHUNKn.  MAGIC
 575  * is used for sanity checking purposes only.  SOMETHING is 0 or 4K
 576  * (to make size of big CHUNK accomodate allocations for powers of two
 577  * better).
 578  *
 579  * [There is no need to alignment between chunks, since C rules ensure
 580  *  that structs which need 2^k alignment have sizeof which is
 581  *  divisible by 2^k.  Thus as far as the last chunk is aligned at the
 582  *  end of the arena, and 2K-alignment does not contradict things,
 583  *  everything is going to be OK for sizes of chunks 2^n and 2^n +
 584  *  2^k.  Say, 80-bit buckets will be 16-bit aligned, and as far as we
 585  *  put allocations for requests in 65..80 range, all is fine.
 586  *
 587  *  Note, however, that standard malloc() puts more strict
 588  *  requirements than the above C rules.  Moreover, our algorithms of
 589  *  realloc() may break this idyll, but we suppose that realloc() does
 590  *  need not change alignment.]
 591  *
 592  * Is very important to make calculation of the offset of MAGICm as
 593  * quick as possible, since it is done on each malloc()/free().  In
 594  * fact it is so quick that it has quite little effect on the speed of
 595  * doing malloc()/free().  [By default] We forego such calculations
 596  * for small chunks, but only to save extra 3% of memory, not because
 597  * of speed considerations.
 598  *
 599  * Here is the algorithm [which is the same for all the allocations
 600  * schemes above], see OV_MAGIC(block,bucket).  Let OFFSETm be the
 601  * offset of the CHUNKm from the start of ARENA.  Then offset of
 602  * MAGICm is (OFFSET1 >> SHIFT) + ADDOFFSET.  Here SHIFT and ADDOFFSET
 603  * are numbers which depend on the size of the chunks only.
 604  *
 605  * Let as check some sanity conditions.  Numbers OFFSETm>>SHIFT are
 606  * different for all the chunks in the arena if 2^SHIFT is not greater
 607  * than size of the chunks in the arena.  MAGIC1 will not overwrite
 608  * INDEX provided ADDOFFSET is >0 if OFFSET1 < 2^SHIFT.  MAGIClast
 609  * will not overwrite CHUNK1 if OFFSET1 > (OFFSETlast >> SHIFT) +
 610  * ADDOFFSET.
 611  *
 612  * Make SHIFT the maximal possible (there is no point in making it
 613  * smaller).  Since OFFSETlast is 2K - CHUNKSIZE, above restrictions
 614  * give restrictions on OFFSET1 and on ADDOFFSET.
 615  *
 616  * In particular, for chunks of size 2^k with k>=6 we can put
 617  * ADDOFFSET to be from 0 to 2^k - 2^(11-k), and have
 618  * OFFSET1==chunksize.  For chunks of size 80 OFFSET1 of 2K%80=48 is
 619  * large enough to have ADDOFFSET between 1 and 16 (similarly for 96,
 620  * when ADDOFFSET should be 1).  In particular, keeping MAGICs for
 621  * these sizes gives no additional size penalty.
 622  *
 623  * However, for chunks of size 2^k with k<=5 this gives OFFSET1 >=
 624  * ADDOFSET + 2^(11-k).  Keeping ADDOFFSET 0 allows for 2^(11-k)-2^(11-2k)
 625  * chunks per arena.  This is smaller than 2^(11-k) - 1 which are
 626  * needed if no MAGIC is kept.  [In fact, having a negative ADDOFFSET
 627  * would allow for slightly more buckets per arena for k=2,3.]
 628  *
 629  * Similarly, for chunks of size 3/2*2^k with k<=5 MAGICs would span
 630  * the area up to 2^(11-k)+ADDOFFSET.  For k=4 this give optimal
 631  * ADDOFFSET as -7..0.  For k=3 ADDOFFSET can go up to 4 (with tiny
 632  * savings for negative ADDOFFSET).  For k=5 ADDOFFSET can go -1..16
 633  * (with no savings for negative values).
 634  *
 635  * In particular, keeping ADDOFFSET 0 for sizes of chunks up to 2^6
 636  * leads to tiny pessimizations in case of sizes 4, 8, 12, 24, and
 637  * leads to no contradictions except for size=80 (or 96.)
 638  *
 639  * However, it also makes sense to keep no magic for sizes 48 or less.
 640  * This is what we do.  In this case one needs ADDOFFSET>=1 also for
 641  * chunksizes 12, 24, and 48, unless one gets one less chunk per
 642  * arena.
 643  *
 644  * The algo of OV_MAGIC(block,bucket) keeps ADDOFFSET 0 until
 645  * chunksize of 64, then makes it 1.
 646  *
 647  * This allows for an additional optimization: the above scheme leads
 648  * to giant overheads for sizes 128 or more (one whole chunk needs to
 649  * be sacrifised to keep INDEX).  Instead we use chunks not of size
 650  * 2^k, but of size 2^k-ALIGN.  If we pack these chunks at the end of
 651  * the arena, then the beginnings are still in different 2^k-long
 652  * sections of the arena if k>=7 for ALIGN==4, and k>=8 if ALIGN=8.
 653  * Thus for k>7 the above algo of calculating the offset of the magic
 654  * will still give different answers for different chunks.  And to
 655  * avoid the overrun of MAGIC1 into INDEX, one needs ADDOFFSET of >=1.
 656  * In the case k=7 we just move the first chunk an extra ALIGN
 657  * backward inside the ARENA (this is done once per arena lifetime,
 658  * thus is not a big overhead).  */
 659 #  define MAX_PACKED_POW2 6
 660 #  define MAX_PACKED (MAX_PACKED_POW2 * BUCKETS_PER_POW2 + BUCKET_POW2_SHIFT)
 661 #  define MAX_POW2_ALGO ((1<<(MAX_PACKED_POW2 + 1)) - M_OVERHEAD)
 662 #  define TWOK_MASK ((1<<LOG_OF_MIN_ARENA) - 1)
 663 #  define TWOK_MASKED(x) (PTR2UV(x) & ~TWOK_MASK)
 664 #  define TWOK_SHIFT(x) (PTR2UV(x) & TWOK_MASK)
 665 #  define OV_INDEXp(block) (INT2PTR(u_char*,TWOK_MASKED(block)))
 666 #  define OV_INDEX(block) (*OV_INDEXp(block))
 667 #  define OV_MAGIC(block,bucket) (*(OV_INDEXp(block) +                  \
 668                                     (TWOK_SHIFT(block)>>                \
 669                                      (bucket>>BUCKET_POW2_SHIFT)) +     \
 670                                     (bucket >= MIN_NEEDS_SHIFT ? 1 : 0)))
 671     /* A bucket can have a shift smaller than it size, we need to
 672        shift its magic number so it will not overwrite index: */
 673 #  ifdef BUCKETS_ROOT2
 674 #    define MIN_NEEDS_SHIFT (7*BUCKETS_PER_POW2 - 1) /* Shift 80 greater than chunk 64. */
 675 #  else
 676 #    define MIN_NEEDS_SHIFT (7*BUCKETS_PER_POW2) /* Shift 128 greater than chunk 32. */
 677 #  endif
 678 #  define CHUNK_SHIFT 0
 679
 680 /* Number of active buckets of given ordinal. */
 681 #ifdef IGNORE_SMALL_BAD_FREE
 682 #define FIRST_BUCKET_WITH_CHECK (6 * BUCKETS_PER_POW2) /* 64 */
 683 #  define N_BLKS(bucket) ( (bucket) < FIRST_BUCKET_WITH_CHECK           \
 684                          ? ((1<<LOG_OF_MIN_ARENA) - 1)/BUCKET_SIZE(bucket) \
 685                          : n_blks[bucket] )
 686 #else
 687 #  define N_BLKS(bucket) n_blks[bucket]
 688 #endif
 689
 690 static u_short n_blks[LOG_OF_MIN_ARENA * BUCKETS_PER_POW2] =
 691   {
 692 #  if BUCKETS_PER_POW2==1
 693       0, 0,
 694       (MIN_BUC_POW2==2 ? 384 : 0),
 695       224, 120, 62, 31, 16, 8, 4, 2
 696 #  else
 697       0, 0, 0, 0,
 698       (MIN_BUC_POW2==2 ? 384 : 0), (MIN_BUC_POW2==2 ? 384 : 0), /* 4, 4 */
 699       224, 149, 120, 80, 62, 41, 31, 25, 16, 16, 8, 8, 4, 4, 2, 2
 700 #  endif
 701   };
 702
 703 /* Shift of the first bucket with the given ordinal inside 2K chunk. */
 704 #ifdef IGNORE_SMALL_BAD_FREE
 705 #  define BLK_SHIFT(bucket) ( (bucket) < FIRST_BUCKET_WITH_CHECK        \
 706                               ? ((1<<LOG_OF_MIN_ARENA)                  \
 707                                  - BUCKET_SIZE(bucket) * N_BLKS(bucket)) \
 708                               : blk_shift[bucket])
 709 #else
 710 #  define BLK_SHIFT(bucket) blk_shift[bucket]
 711 #endif
 712
 713 static u_short blk_shift[LOG_OF_MIN_ARENA * BUCKETS_PER_POW2] =
 714   {
 715 #  if BUCKETS_PER_POW2==1
 716       0, 0,
 717       (MIN_BUC_POW2==2 ? 512 : 0),
 718       256, 128, 64, 64,                 /* 8 to 64 */
 719       16*sizeof(union overhead),
 720       8*sizeof(union overhead),
 721       4*sizeof(union overhead),
 722       2*sizeof(union overhead),
 723 #  else
 724       0, 0, 0, 0,
 725       (MIN_BUC_POW2==2 ? 512 : 0), (MIN_BUC_POW2==2 ? 512 : 0),
 726       256, 260, 128, 128, 64, 80, 64, 48, /* 8 to 96 */
 727       16*sizeof(union overhead), 16*sizeof(union overhead),
 728       8*sizeof(union overhead), 8*sizeof(union overhead),
 729       4*sizeof(union overhead), 4*sizeof(union overhead),
 730       2*sizeof(union overhead), 2*sizeof(union overhead),
 731 #  endif
 732   };
 733
 734 #  define NEEDED_ALIGNMENT 0x800        /* 2k boundaries */
 735 #  define WANTED_ALIGNMENT 0x800        /* 2k boundaries */
 736
 737 #else  /* !PACK_MALLOC */
 738
 739 #  define OV_MAGIC(block,bucket) (block)->ov_magic
 740 #  define OV_INDEX(block) (block)->ov_index
 741 #  define CHUNK_SHIFT 1
 742 #  define MAX_PACKED -1
 743 #  define NEEDED_ALIGNMENT MEM_ALIGNBYTES
 744 #  define WANTED_ALIGNMENT 0x400        /* 1k boundaries */
 745
 746 #endif /* !PACK_MALLOC */
 747
 748 #define M_OVERHEAD (sizeof(union overhead) + RSLOP)
 749
 750 #ifdef PACK_MALLOC
 751 #  define MEM_OVERHEAD(bucket) \
 752   (bucket <= MAX_PACKED ? 0 : M_OVERHEAD)
 753 #  ifdef SMALL_BUCKET_VIA_TABLE
 754 #    define START_SHIFTS_BUCKET ((MAX_PACKED_POW2 + 1) * BUCKETS_PER_POW2)
 755 #    define START_SHIFT MAX_PACKED_POW2
 756 #    ifdef BUCKETS_ROOT2                /* Chunks of size 3*2^n. */
 757 #      define SIZE_TABLE_MAX 80
 758 #    else
 759 #      define SIZE_TABLE_MAX 64
 760 #    endif
 761 static char bucket_of[] =
 762   {
 763 #    ifdef BUCKETS_ROOT2                /* Chunks of size 3*2^n. */
 764       /* 0 to 15 in 4-byte increments. */
 765       (sizeof(void*) > 4 ? 6 : 5),      /* 4/8, 5-th bucket for better reports */
 766       6,                                /* 8 */
 767       IF_ALIGN_8(8,7), 8,               /* 16/12, 16 */
 768       9, 9, 10, 10,                     /* 24, 32 */
 769       11, 11, 11, 11,                   /* 48 */
 770       12, 12, 12, 12,                   /* 64 */
 771       13, 13, 13, 13,                   /* 80 */
 772       13, 13, 13, 13                    /* 80 */
 773 #    else /* !BUCKETS_ROOT2 */
 774       /* 0 to 15 in 4-byte increments. */
 775       (sizeof(void*) > 4 ? 3 : 2),
 776       3,
 777       4, 4,
 778       5, 5, 5, 5,
 779       6, 6, 6, 6,
 780       6, 6, 6, 6
 781 #    endif /* !BUCKETS_ROOT2 */
 782   };
 783 #  else  /* !SMALL_BUCKET_VIA_TABLE */
 784 #    define START_SHIFTS_BUCKET MIN_BUCKET
 785 #    define START_SHIFT (MIN_BUC_POW2 - 1)
 786 #  endif /* !SMALL_BUCKET_VIA_TABLE */
 787 #else  /* !PACK_MALLOC */
 788 #  define MEM_OVERHEAD(bucket) M_OVERHEAD
 789 #  ifdef SMALL_BUCKET_VIA_TABLE
 790 #    undef SMALL_BUCKET_VIA_TABLE
 791 #  endif
 792 #  define START_SHIFTS_BUCKET MIN_BUCKET
 793 #  define START_SHIFT (MIN_BUC_POW2 - 1)
 794 #endif /* !PACK_MALLOC */
 795
 796 /*
 797  * Big allocations are often of the size 2^n bytes. To make them a
 798  * little bit better, make blocks of size 2^n+pagesize for big n.
 799  */
 800
 801 #ifdef TWO_POT_OPTIMIZE
 802
 803 #  ifndef PERL_PAGESIZE
 804 #    define PERL_PAGESIZE 4096
 805 #  endif
 806 #  ifndef FIRST_BIG_POW2
 807 #    define FIRST_BIG_POW2 15   /* 32K, 16K is used too often. */
 808 #  endif
 809 #  define FIRST_BIG_BLOCK (1<<FIRST_BIG_POW2)
 810 /* If this value or more, check against bigger blocks. */
 811 #  define FIRST_BIG_BOUND (FIRST_BIG_BLOCK - M_OVERHEAD)
 812 /* If less than this value, goes into 2^n-overhead-block. */
 813 #  define LAST_SMALL_BOUND ((FIRST_BIG_BLOCK>>1) - M_OVERHEAD)
 814
 815 #  define POW2_OPTIMIZE_ADJUST(nbytes)                          \
 816    ((nbytes >= FIRST_BIG_BOUND) ? nbytes -= PERL_PAGESIZE : 0)
 817 #  define POW2_OPTIMIZE_SURPLUS(bucket)                         \
 818    ((bucket >= FIRST_BIG_POW2 * BUCKETS_PER_POW2) ? PERL_PAGESIZE : 0)
 819
 820 #else  /* !TWO_POT_OPTIMIZE */
 821 #  define POW2_OPTIMIZE_ADJUST(nbytes)
 822 #  define POW2_OPTIMIZE_SURPLUS(bucket) 0
 823 #endif /* !TWO_POT_OPTIMIZE */
 824
 825 #if defined(HAS_64K_LIMIT) && defined(PERL_CORE)
 826 #  define BARK_64K_LIMIT(what,nbytes,size)                              \
 827         if (nbytes > 0xffff) {                                          \
 828                 PerlIO_printf(PerlIO_stderr(),                          \
 829                               "%s too large: %lx\n", what, size);       \
 830                 my_exit(1);                                             \
 831         }
 832 #else /* !HAS_64K_LIMIT || !PERL_CORE */
 833 #  define BARK_64K_LIMIT(what,nbytes,size)
 834 #endif /* !HAS_64K_LIMIT || !PERL_CORE */
 835
 836 #ifndef MIN_SBRK
 837 #  define MIN_SBRK 2048
 838 #endif
 839
 840 #ifndef FIRST_SBRK
 841 #  define FIRST_SBRK (48*1024)
 842 #endif
 843
 844 /* Minimal sbrk in percents of what is already alloced. */
 845 #ifndef MIN_SBRK_FRAC
 846 #  define MIN_SBRK_FRAC 3
 847 #endif
 848
 849 #ifndef SBRK_ALLOW_FAILURES
 850 #  define SBRK_ALLOW_FAILURES 3
 851 #endif
 852
 853 #ifndef SBRK_FAILURE_PRICE
 854 #  define SBRK_FAILURE_PRICE 50
 855 #endif
 856
 857 static void     morecore        (register int bucket);
 858 #  if defined(DEBUGGING)
 859 static void     botch           (char *diag, char *s);
 860 #  endif
 861 static void     add_to_chain    (void *p, MEM_SIZE size, MEM_SIZE chip);
 862 static void*    get_from_chain  (MEM_SIZE size);
 863 static void*    get_from_bigger_buckets(int bucket, MEM_SIZE size);
 864 static union overhead *getpages (MEM_SIZE needed, int *nblksp, int bucket);
 865 static int      getpages_adjacent(MEM_SIZE require);
 866
 867 #ifdef PERL_CORE
 868
 869 #ifdef I_MACH_CTHREADS
 870 #  undef  MUTEX_LOCK
 871 #  define MUTEX_LOCK(m)   STMT_START { if (*m) mutex_lock(*m);   } STMT_END
 872 #  undef  MUTEX_UNLOCK
 873 #  define MUTEX_UNLOCK(m) STMT_START { if (*m) mutex_unlock(*m); } STMT_END
 874 #endif
 875
 876 #ifndef BITS_IN_PTR
 877 #  define BITS_IN_PTR (8*PTRSIZE)
 878 #endif
 879
 880 /*
 881  * nextf[i] is the pointer to the next free block of size 2^i.  The
 882  * smallest allocatable block is 8 bytes.  The overhead information
 883  * precedes the data area returned to the user.
 884  */
 885 #define NBUCKETS (BITS_IN_PTR*BUCKETS_PER_POW2 + 1)
 886 static  union overhead *nextf[NBUCKETS];
 887
 888 #if defined(PURIFY) && !defined(USE_PERL_SBRK)
 889 #  define USE_PERL_SBRK
 890 #endif
 891
 892 #ifdef USE_PERL_SBRK
 893 # define sbrk(a) Perl_sbrk(a)
 894 Malloc_t Perl_sbrk (int size);
 895 #else
 896 # ifndef HAS_SBRK_PROTO /* <unistd.h> usually takes care of this */
 897 extern  Malloc_t sbrk(int);
 898 # endif
 899 #endif
 900
 901 #ifdef DEBUGGING_MSTATS
 902 /*
 903  * nmalloc[i] is the difference between the number of mallocs and frees
 904  * for a given block size.
 905  */
 906 static  u_int nmalloc[NBUCKETS];
 907 static  u_int sbrk_slack;
 908 static  u_int start_slack;
 909 #else   /* !( defined DEBUGGING_MSTATS ) */
 910 #  define sbrk_slack    0
 911 #endif
 912
 913 static  u_int goodsbrk;
 914
 915 # ifdef PERL_EMERGENCY_SBRK
 916
 917 #  ifndef BIG_SIZE
 918 #    define BIG_SIZE (1<<16)            /* 64K */
 919 #  endif
 920
 921 static char *emergency_buffer;
 922 static MEM_SIZE emergency_buffer_size;
 923 static int no_mem;      /* 0 if the last request for more memory succeeded.
 924                            Otherwise the size of the failing request. */
 925
 926 static Malloc_t
 927 emergency_sbrk(MEM_SIZE size)
 928 {
 929     MEM_SIZE rsize = (((size - 1)>>LOG_OF_MIN_ARENA) + 1)<<LOG_OF_MIN_ARENA;
 930
 931     if (size >= BIG_SIZE && (!no_mem || (size < no_mem))) {
 932         /* Give the possibility to recover, but avoid an infinite cycle. */
 933         MALLOC_UNLOCK;
 934         no_mem = size;
 935         croak2("Out of memory during \"large\" request for %"UVuf" bytes, total sbrk() is %"UVuf" bytes", (UV)size, (UV)(goodsbrk + sbrk_slack));
 936     }
 937
 938     if (emergency_buffer_size >= rsize) {
 939         char *old = emergency_buffer;
 940
 941         emergency_buffer_size -= rsize;
 942         emergency_buffer += rsize;
 943         return old;
 944     } else {
 945         dTHX;
 946         /* First offense, give a possibility to recover by dieing. */
 947         /* No malloc involved here: */
 948         GV **gvp = (GV**)hv_fetch(PL_defstash, "^M", 2, 0);
 949         SV *sv;
 950         char *pv;
 951         int have = 0;
 952         STRLEN n_a;
 953
 954         if (emergency_buffer_size) {
 955             add_to_chain(emergency_buffer, emergency_buffer_size, 0);
 956             emergency_buffer_size = 0;
 957             emergency_buffer = Nullch;
 958             have = 1;
 959         }
 960         if (!gvp) gvp = (GV**)hv_fetch(PL_defstash, "\015", 1, 0);
 961         if (!gvp || !(sv = GvSV(*gvp)) || !SvPOK(sv)
 962             || (SvLEN(sv) < (1<<LOG_OF_MIN_ARENA) - M_OVERHEAD)) {
 963             if (have)
 964                 goto do_croak;
 965             return (char *)-1;          /* Now die die die... */
 966         }
 967         /* Got it, now detach SvPV: */
 968         pv = SvPV(sv, n_a);
 969         /* Check alignment: */
 970         if ((PTR2UV(pv) - sizeof(union overhead)) & (NEEDED_ALIGNMENT - 1)) {
 971             PerlIO_puts(PerlIO_stderr(),"Bad alignment of $^M!\n");
 972             return (char *)-1;          /* die die die */
 973         }
 974
 975         emergency_buffer = pv - sizeof(union overhead);
 976         emergency_buffer_size = malloced_size(pv) + M_OVERHEAD;
 977         SvPOK_off(sv);
 978         SvPVX(sv) = Nullch;
 979         SvCUR(sv) = SvLEN(sv) = 0;
 980     }
 981   do_croak:
 982     MALLOC_UNLOCK;
 983     croak("Out of memory during request for %"UVuf" bytes, total sbrk() is %"UVuf" bytes", (UV)size, (UV)(goodsbrk + sbrk_slack));
 984     /* NOTREACHED */
 985     return Nullch;
 986 }
 987
 988 # else /*  !defined(PERL_EMERGENCY_SBRK) */
 989 #  define emergency_sbrk(size)  -1
 990 # endif
 991 #endif /* ifdef PERL_CORE */
 992
 993 #ifdef DEBUGGING
 994 #undef ASSERT
 995 #define ASSERT(p,diag)   if (!(p)) botch(diag,STRINGIFY(p));  else
 996 static void
 997 botch(char *diag, char *s)
 998 {
 999         dTHX;
1000         PerlIO_printf(PerlIO_stderr(), "assertion botched (%s?): %s\n", diag, s);
1001         PerlProc_abort();
1002 }
1003 #else
1004 #define ASSERT(p, diag)
1005 #endif
1006
1007 Malloc_t
1008 Perl_malloc(register size_t nbytes)
1009 {
1010         register union overhead *p;
1011         register int bucket;
1012         register MEM_SIZE shiftr;
1013
1014 #if defined(DEBUGGING) || defined(RCHECK)
1015         MEM_SIZE size = nbytes;
1016 #endif
1017
1018         BARK_64K_LIMIT("Allocation",nbytes,nbytes);
1019 #ifdef DEBUGGING
1020         if ((long)nbytes < 0)
1021             croak("%s", "panic: malloc");
1022 #endif
1023
1024         /*
1025          * Convert amount of memory requested into
1026          * closest block size stored in hash buckets
1027          * which satisfies request.  Account for
1028          * space used per block for accounting.
1029          */
1030 #ifdef PACK_MALLOC
1031 #  ifdef SMALL_BUCKET_VIA_TABLE
1032         if (nbytes == 0)
1033             bucket = MIN_BUCKET;
1034         else if (nbytes <= SIZE_TABLE_MAX) {
1035             bucket = bucket_of[(nbytes - 1) >> BUCKET_TABLE_SHIFT];
1036         } else
1037 #  else
1038         if (nbytes == 0)
1039             nbytes = 1;
1040         if (nbytes <= MAX_POW2_ALGO) goto do_shifts;
1041         else
1042 #  endif
1043 #endif
1044         {
1045             POW2_OPTIMIZE_ADJUST(nbytes);
1046             nbytes += M_OVERHEAD;
1047             nbytes = (nbytes + 3) &~ 3;
1048 #if defined(PACK_MALLOC) && !defined(SMALL_BUCKET_VIA_TABLE)
1049           do_shifts:
1050 #endif
1051             shiftr = (nbytes - 1) >> START_SHIFT;
1052             bucket = START_SHIFTS_BUCKET;
1053             /* apart from this loop, this is O(1) */
1054             while (shiftr >>= 1)
1055                 bucket += BUCKETS_PER_POW2;
1056         }
1057         MALLOC_LOCK;
1058         /*
1059          * If nothing in hash bucket right now,
1060          * request more memory from the system.
1061          */
1062         if (nextf[bucket] == NULL)
1063                 morecore(bucket);
1064         if ((p = nextf[bucket]) == NULL) {
1065                 MALLOC_UNLOCK;
1066 #ifdef PERL_CORE
1067                 {
1068                     dTHX;
1069                     if (!PL_nomemok) {
1070 #if defined(PLAIN_MALLOC) && defined(NO_FANCY_MALLOC)
1071                         PerlIO_puts(PerlIO_stderr(),"Out of memory!\n");
1072 #else
1073                         char buff[80];
1074                         char *eb = buff + sizeof(buff) - 1;
1075                         char *s = eb;
1076                         size_t n = nbytes;
1077
1078                         PerlIO_puts(PerlIO_stderr(),"Out of memory during request for ");
1079 #if defined(DEBUGGING) || defined(RCHECK)
1080                         n = size;
1081 #endif
1082                         *s = 0;
1083                         do {
1084                             *--s = '0' + (n % 10);
1085                         } while (n /= 10);
1086                         PerlIO_puts(PerlIO_stderr(),s);
1087                         PerlIO_puts(PerlIO_stderr()," bytes, total sbrk() is ");
1088                         s = eb;
1089                         n = goodsbrk + sbrk_slack;
1090                         do {
1091                             *--s = '0' + (n % 10);
1092                         } while (n /= 10);
1093                         PerlIO_puts(PerlIO_stderr(),s);
1094                         PerlIO_puts(PerlIO_stderr()," bytes!\n");
1095 #endif /* defined(PLAIN_MALLOC) && defined(NO_FANCY_MALLOC) */
1096                         my_exit(1);
1097                     }
1098                 }
1099 #endif
1100                 return (NULL);
1101         }
1102
1103         DEBUG_m(PerlIO_printf(Perl_debug_log,
1104                               "0x%"UVxf": (%05lu) malloc %ld bytes\n",
1105                               PTR2UV(p), (unsigned long)(PL_an++),
1106                               (long)size));
1107
1108         /* remove from linked list */
1109 #if defined(RCHECK)
1110         if ((PTR2UV(p)) & (MEM_ALIGNBYTES - 1)) {
1111             dTHX;
1112             PerlIO_printf(PerlIO_stderr(),
1113                           "Unaligned pointer in the free chain 0x%"UVxf"\n",
1114                           PTR2UV(p));
1115         }
1116         if ((PTR2UV(p->ov_next)) & (MEM_ALIGNBYTES - 1)) {
1117             dTHX;
1118             PerlIO_printf(PerlIO_stderr(),
1119                           "Unaligned `next' pointer in the free "
1120                           "chain 0x%"UVxf" at 0x%"UVxf"\n",
1121                           PTR2UV(p->ov_next), PTR2UV(p));
1122         }
1123 #endif
1124         nextf[bucket] = p->ov_next;
1125
1126         MALLOC_UNLOCK;
1127
1128 #ifdef IGNORE_SMALL_BAD_FREE
1129         if (bucket >= FIRST_BUCKET_WITH_CHECK)
1130 #endif
1131             OV_MAGIC(p, bucket) = MAGIC;
1132 #ifndef PACK_MALLOC
1133         OV_INDEX(p) = bucket;
1134 #endif
1135 #ifdef RCHECK
1136         /*
1137          * Record allocated size of block and
1138          * bound space with magic numbers.
1139          */
1140         p->ov_rmagic = RMAGIC;
1141         if (bucket <= MAX_SHORT_BUCKET) {
1142             int i;
1143
1144             nbytes = size + M_OVERHEAD;
1145             p->ov_size = nbytes - 1;
1146             if ((i = nbytes & 3)) {
1147                 i = 4 - i;
1148                 while (i--)
1149                     *((char *)((caddr_t)p + nbytes - RSLOP + i)) = RMAGIC_C;
1150             }
1151             nbytes = (nbytes + 3) &~ 3;
1152             *((u_int *)((caddr_t)p + nbytes - RSLOP)) = RMAGIC;
1153         }
1154 #endif
1155         return ((Malloc_t)(p + CHUNK_SHIFT));
1156 }
1157
1158 static char *last_sbrk_top;
1159 static char *last_op;                   /* This arena can be easily extended. */
1160 static int sbrked_remains;
1161 static int sbrk_good = SBRK_ALLOW_FAILURES * SBRK_FAILURE_PRICE;
1162
1163 #ifdef DEBUGGING_MSTATS
1164 static int sbrks;
1165 #endif
1166
1167 struct chunk_chain_s {
1168     struct chunk_chain_s *next;
1169     MEM_SIZE size;
1170 };
1171 static struct chunk_chain_s *chunk_chain;
1172 static int n_chunks;
1173 static char max_bucket;
1174
1175 /* Cutoff a piece of one of the chunks in the chain.  Prefer smaller chunk. */
1176 static void *
1177 get_from_chain(MEM_SIZE size)
1178 {
1179     struct chunk_chain_s *elt = chunk_chain, **oldp = &chunk_chain;
1180     struct chunk_chain_s **oldgoodp = NULL;
1181     long min_remain = LONG_MAX;
1182
1183     while (elt) {
1184         if (elt->size >= size) {
1185             long remains = elt->size - size;
1186             if (remains >= 0 && remains < min_remain) {
1187                 oldgoodp = oldp;
1188                 min_remain = remains;
1189             }
1190             if (remains == 0) {
1191                 break;
1192             }
1193         }
1194         oldp = &( elt->next );
1195         elt = elt->next;
1196     }
1197     if (!oldgoodp) return NULL;
1198     if (min_remain) {
1199         void *ret = *oldgoodp;
1200         struct chunk_chain_s *next = (*oldgoodp)->next;
1201
1202         *oldgoodp = (struct chunk_chain_s *)((char*)ret + size);
1203         (*oldgoodp)->size = min_remain;
1204         (*oldgoodp)->next = next;
1205         return ret;
1206     } else {
1207         void *ret = *oldgoodp;
1208         *oldgoodp = (*oldgoodp)->next;
1209         n_chunks--;
1210         return ret;
1211     }
1212 }
1213
1214 static void
1215 add_to_chain(void *p, MEM_SIZE size, MEM_SIZE chip)
1216 {
1217     struct chunk_chain_s *next = chunk_chain;
1218     char *cp = (char*)p;
1219
1220     cp += chip;
1221     chunk_chain = (struct chunk_chain_s *)cp;
1222     chunk_chain->size = size - chip;
1223     chunk_chain->next = next;
1224     n_chunks++;
1225 }
1226
1227 static void *
1228 get_from_bigger_buckets(int bucket, MEM_SIZE size)
1229 {
1230     int price = 1;
1231     static int bucketprice[NBUCKETS];
1232     while (bucket <= max_bucket) {
1233         /* We postpone stealing from bigger buckets until we want it
1234            often enough. */
1235         if (nextf[bucket] && bucketprice[bucket]++ >= price) {
1236             /* Steal it! */
1237             void *ret = (void*)(nextf[bucket] - 1 + CHUNK_SHIFT);
1238             bucketprice[bucket] = 0;
1239             if (((char*)nextf[bucket]) - M_OVERHEAD == last_op) {
1240                 last_op = NULL;         /* Disable optimization */
1241             }
1242             nextf[bucket] = nextf[bucket]->ov_next;
1243 #ifdef DEBUGGING_MSTATS
1244             nmalloc[bucket]--;
1245             start_slack -= M_OVERHEAD;
1246 #endif
1247             add_to_chain(ret, (BUCKET_SIZE(bucket) +
1248                                POW2_OPTIMIZE_SURPLUS(bucket)),
1249                          size);
1250             return ret;
1251         }
1252         bucket++;
1253     }
1254     return NULL;
1255 }
1256
1257 static union overhead *
1258 getpages(MEM_SIZE needed, int *nblksp, int bucket)
1259 {
1260     /* Need to do (possibly expensive) system call. Try to
1261        optimize it for rare calling. */
1262     MEM_SIZE require = needed - sbrked_remains;
1263     char *cp;
1264     union overhead *ovp;
1265     MEM_SIZE slack = 0;
1266
1267     if (sbrk_good > 0) {
1268         if (!last_sbrk_top && require < FIRST_SBRK)
1269             require = FIRST_SBRK;
1270         else if (require < MIN_SBRK) require = MIN_SBRK;
1271
1272         if (require < goodsbrk * MIN_SBRK_FRAC / 100)
1273             require = goodsbrk * MIN_SBRK_FRAC / 100;
1274         require = ((require - 1 + MIN_SBRK) / MIN_SBRK) * MIN_SBRK;
1275     } else {
1276         require = needed;
1277         last_sbrk_top = 0;
1278         sbrked_remains = 0;
1279     }
1280
1281     DEBUG_m(PerlIO_printf(Perl_debug_log,
1282                           "sbrk(%ld) for %ld-byte-long arena\n",
1283                           (long)require, (long) needed));
1284     cp = (char *)sbrk(require);
1285 #ifdef DEBUGGING_MSTATS
1286     sbrks++;
1287 #endif
1288     if (cp == last_sbrk_top) {
1289         /* Common case, anything is fine. */
1290         sbrk_good++;
1291         ovp = (union overhead *) (cp - sbrked_remains);
1292         last_op = cp - sbrked_remains;
1293         sbrked_remains = require - (needed - sbrked_remains);
1294     } else if (cp == (char *)-1) { /* no more room! */
1295         ovp = (union overhead *)emergency_sbrk(needed);
1296         if (ovp == (union overhead *)-1)
1297             return 0;
1298         if (((char*)ovp) > last_op) {   /* Cannot happen with current emergency_sbrk() */
1299             last_op = 0;
1300         }
1301         return ovp;
1302     } else {                    /* Non-continuous or first sbrk(). */
1303         long add = sbrked_remains;
1304         char *newcp;
1305
1306         if (sbrked_remains) {   /* Put rest into chain, we
1307                                    cannot use it right now. */
1308             add_to_chain((void*)(last_sbrk_top - sbrked_remains),
1309                          sbrked_remains, 0);
1310         }
1311
1312         /* Second, check alignment. */
1313         slack = 0;
1314
1315 #if !defined(atarist) && !defined(__MINT__) /* on the atari we dont have to worry about this */
1316 #  ifndef I286  /* The sbrk(0) call on the I286 always returns the next segment */
1317         /* WANTED_ALIGNMENT may be more than NEEDED_ALIGNMENT, but this may
1318            improve performance of memory access. */
1319         if (PTR2UV(cp) & (WANTED_ALIGNMENT - 1)) { /* Not aligned. */
1320             slack = WANTED_ALIGNMENT - (PTR2UV(cp) & (WANTED_ALIGNMENT - 1));
1321             add += slack;
1322         }
1323 #  endif
1324 #endif /* !atarist && !MINT */
1325
1326         if (add) {
1327             DEBUG_m(PerlIO_printf(Perl_debug_log,
1328                                   "sbrk(%ld) to fix non-continuous/off-page sbrk:\n\t%ld for alignement,\t%ld were assumed to come from the tail of the previous sbrk\n",
1329                                   (long)add, (long) slack,
1330                                   (long) sbrked_remains));
1331             newcp = (char *)sbrk(add);
1332 #if defined(DEBUGGING_MSTATS)
1333             sbrks++;
1334             sbrk_slack += add;
1335 #endif
1336             if (newcp != cp + require) {
1337                 /* Too bad: even rounding sbrk() is not continuous.*/
1338                 DEBUG_m(PerlIO_printf(Perl_debug_log,
1339                                       "failed to fix bad sbrk()\n"));
1340 #ifdef PACK_MALLOC
1341                 if (slack) {
1342                     MALLOC_UNLOCK;
1343                     fatalcroak("panic: Off-page sbrk\n");
1344                 }
1345 #endif
1346                 if (sbrked_remains) {
1347                     /* Try again. */
1348 #if defined(DEBUGGING_MSTATS)
1349                     sbrk_slack += require;
1350 #endif
1351                     require = needed;
1352                     DEBUG_m(PerlIO_printf(Perl_debug_log,
1353                                           "straight sbrk(%ld)\n",
1354                                           (long)require));
1355                     cp = (char *)sbrk(require);
1356 #ifdef DEBUGGING_MSTATS
1357                     sbrks++;
1358 #endif
1359                     if (cp == (char *)-1)
1360                         return 0;
1361                 }
1362                 sbrk_good = -1; /* Disable optimization!
1363                                    Continue with not-aligned... */
1364             } else {
1365                 cp += slack;
1366                 require += sbrked_remains;
1367             }
1368         }
1369
1370         if (last_sbrk_top) {
1371             sbrk_good -= SBRK_FAILURE_PRICE;
1372         }
1373
1374         ovp = (union overhead *) cp;
1375         /*
1376          * Round up to minimum allocation size boundary
1377          * and deduct from block count to reflect.
1378          */
1379
1380 #  if NEEDED_ALIGNMENT > MEM_ALIGNBYTES
1381         if (PTR2UV(ovp) & (NEEDED_ALIGNMENT - 1))
1382             fatalcroak("Misalignment of sbrk()\n");
1383         else
1384 #  endif
1385 #ifndef I286    /* Again, this should always be ok on an 80286 */
1386         if (PTR2UV(ovp) & (MEM_ALIGNBYTES - 1)) {
1387             DEBUG_m(PerlIO_printf(Perl_debug_log,
1388                                   "fixing sbrk(): %d bytes off machine alignement\n",
1389                                   (int)(PTR2UV(ovp) & (MEM_ALIGNBYTES - 1))));
1390             ovp = INT2PTR(union overhead *,(PTR2UV(ovp) + MEM_ALIGNBYTES) &
1391                                      (MEM_ALIGNBYTES - 1));
1392             (*nblksp)--;
1393 # if defined(DEBUGGING_MSTATS)
1394             /* This is only approx. if TWO_POT_OPTIMIZE: */
1395             sbrk_slack += (1 << (bucket >> BUCKET_POW2_SHIFT));
1396 # endif
1397         }
1398 #endif
1399         ;                               /* Finish `else' */
1400         sbrked_remains = require - needed;
1401         last_op = cp;
1402     }
1403 #if !defined(PLAIN_MALLOC) && !defined(NO_FANCY_MALLOC)
1404     no_mem = 0;
1405 #endif
1406     last_sbrk_top = cp + require;
1407 #ifdef DEBUGGING_MSTATS
1408     goodsbrk += require;
1409 #endif
1410     return ovp;
1411 }
1412
1413 static int
1414 getpages_adjacent(MEM_SIZE require)
1415 {
1416     if (require <= sbrked_remains) {
1417         sbrked_remains -= require;
1418     } else {
1419         char *cp;
1420
1421         require -= sbrked_remains;
1422         /* We do not try to optimize sbrks here, we go for place. */
1423         cp = (char*) sbrk(require);
1424 #ifdef DEBUGGING_MSTATS
1425         sbrks++;
1426         goodsbrk += require;
1427 #endif
1428         if (cp == last_sbrk_top) {
1429             sbrked_remains = 0;
1430             last_sbrk_top = cp + require;
1431         } else {
1432             if (cp == (char*)-1) {      /* Out of memory */
1433 #ifdef DEBUGGING_MSTATS
1434                 goodsbrk -= require;
1435 #endif
1436                 return 0;
1437             }
1438             /* Report the failure: */
1439             if (sbrked_remains)
1440                 add_to_chain((void*)(last_sbrk_top - sbrked_remains),
1441                              sbrked_remains, 0);
1442             add_to_chain((void*)cp, require, 0);
1443             sbrk_good -= SBRK_FAILURE_PRICE;
1444             sbrked_remains = 0;
1445             last_sbrk_top = 0;
1446             last_op = 0;
1447             return 0;
1448         }
1449     }
1450
1451     return 1;
1452 }
1453
1454 /*
1455  * Allocate more memory to the indicated bucket.
1456  */
1457 static void
1458 morecore(register int bucket)
1459 {
1460         register union overhead *ovp;
1461         register int rnu;       /* 2^rnu bytes will be requested */
1462         int nblks;              /* become nblks blocks of the desired size */
1463         register MEM_SIZE siz, needed;
1464
1465         if (nextf[bucket])
1466                 return;
1467         if (bucket == sizeof(MEM_SIZE)*8*BUCKETS_PER_POW2) {
1468             MALLOC_UNLOCK;
1469             croak("%s", "Out of memory during ridiculously large request");
1470         }
1471         if (bucket > max_bucket)
1472             max_bucket = bucket;
1473
1474         rnu = ( (bucket <= (LOG_OF_MIN_ARENA << BUCKET_POW2_SHIFT))
1475                 ? LOG_OF_MIN_ARENA
1476                 : (bucket >> BUCKET_POW2_SHIFT) );
1477         /* This may be overwritten later: */
1478         nblks = 1 << (rnu - (bucket >> BUCKET_POW2_SHIFT)); /* how many blocks to get */
1479         needed = ((MEM_SIZE)1 << rnu) + POW2_OPTIMIZE_SURPLUS(bucket);
1480         if (nextf[rnu << BUCKET_POW2_SHIFT]) { /* 2048b bucket. */
1481             ovp = nextf[rnu << BUCKET_POW2_SHIFT] - 1 + CHUNK_SHIFT;
1482             nextf[rnu << BUCKET_POW2_SHIFT]
1483                 = nextf[rnu << BUCKET_POW2_SHIFT]->ov_next;
1484 #ifdef DEBUGGING_MSTATS
1485             nmalloc[rnu << BUCKET_POW2_SHIFT]--;
1486             start_slack -= M_OVERHEAD;
1487 #endif
1488             DEBUG_m(PerlIO_printf(Perl_debug_log,
1489                                   "stealing %ld bytes from %ld arena\n",
1490                                   (long) needed, (long) rnu << BUCKET_POW2_SHIFT));
1491         } else if (chunk_chain
1492                    && (ovp = (union overhead*) get_from_chain(needed))) {
1493             DEBUG_m(PerlIO_printf(Perl_debug_log,
1494                                   "stealing %ld bytes from chain\n",
1495                                   (long) needed));
1496         } else if ( (ovp = (union overhead*)
1497                      get_from_bigger_buckets((rnu << BUCKET_POW2_SHIFT) + 1,
1498                                              needed)) ) {
1499             DEBUG_m(PerlIO_printf(Perl_debug_log,
1500                                   "stealing %ld bytes from bigger buckets\n",
1501                                   (long) needed));
1502         } else if (needed <= sbrked_remains) {
1503             ovp = (union overhead *)(last_sbrk_top - sbrked_remains);
1504             sbrked_remains -= needed;
1505             last_op = (char*)ovp;
1506         } else
1507             ovp = getpages(needed, &nblks, bucket);
1508
1509         if (!ovp)
1510             return;
1511
1512         /*
1513          * Add new memory allocated to that on
1514          * free list for this hash bucket.
1515          */
1516         siz = BUCKET_SIZE(bucket);
1517 #ifdef PACK_MALLOC
1518         *(u_char*)ovp = bucket; /* Fill index. */
1519         if (bucket <= MAX_PACKED) {
1520             ovp = (union overhead *) ((char*)ovp + BLK_SHIFT(bucket));
1521             nblks = N_BLKS(bucket);
1522 #  ifdef DEBUGGING_MSTATS
1523             start_slack += BLK_SHIFT(bucket);
1524 #  endif
1525         } else if (bucket < LOG_OF_MIN_ARENA * BUCKETS_PER_POW2) {
1526             ovp = (union overhead *) ((char*)ovp + BLK_SHIFT(bucket));
1527             siz -= sizeof(union overhead);
1528         } else ovp++;           /* One chunk per block. */
1529 #endif /* PACK_MALLOC */
1530         nextf[bucket] = ovp;
1531 #ifdef DEBUGGING_MSTATS
1532         nmalloc[bucket] += nblks;
1533         if (bucket > MAX_PACKED) {
1534             start_slack += M_OVERHEAD * nblks;
1535         }
1536 #endif
1537         while (--nblks > 0) {
1538                 ovp->ov_next = (union overhead *)((caddr_t)ovp + siz);
1539                 ovp = (union overhead *)((caddr_t)ovp + siz);
1540         }
1541         /* Not all sbrks return zeroed memory.*/
1542         ovp->ov_next = (union overhead *)NULL;
1543 #ifdef PACK_MALLOC
1544         if (bucket == 7*BUCKETS_PER_POW2) { /* Special case, explanation is above. */
1545             union overhead *n_op = nextf[7*BUCKETS_PER_POW2]->ov_next;
1546             nextf[7*BUCKETS_PER_POW2] =
1547                 (union overhead *)((caddr_t)nextf[7*BUCKETS_PER_POW2]
1548                                    - sizeof(union overhead));
1549             nextf[7*BUCKETS_PER_POW2]->ov_next = n_op;
1550         }
1551 #endif /* !PACK_MALLOC */
1552 }
1553
1554 Free_t
1555 Perl_mfree(void *mp)
1556 {
1557         register MEM_SIZE size;
1558         register union overhead *ovp;
1559         char *cp = (char*)mp;
1560 #ifdef PACK_MALLOC
1561         u_char bucket;
1562 #endif
1563
1564         DEBUG_m(PerlIO_printf(Perl_debug_log,
1565                               "0x%"UVxf": (%05lu) free\n",
1566                               PTR2UV(cp), (unsigned long)(PL_an++)));
1567
1568         if (cp == NULL)
1569                 return;
1570         ovp = (union overhead *)((caddr_t)cp
1571                                 - sizeof (union overhead) * CHUNK_SHIFT);
1572 #ifdef PACK_MALLOC
1573         bucket = OV_INDEX(ovp);
1574 #endif
1575 #ifdef IGNORE_SMALL_BAD_FREE
1576         if ((bucket >= FIRST_BUCKET_WITH_CHECK)
1577             && (OV_MAGIC(ovp, bucket) != MAGIC))
1578 #else
1579         if (OV_MAGIC(ovp, bucket) != MAGIC)
1580 #endif
1581             {
1582                 static int bad_free_warn = -1;
1583                 if (bad_free_warn == -1) {
1584                     dTHX;
1585                     char *pbf = PerlEnv_getenv("PERL_BADFREE");
1586                     bad_free_warn = (pbf) ? atoi(pbf) : 1;
1587                 }
1588                 if (!bad_free_warn)
1589                     return;
1590 #ifdef RCHECK
1591 #ifdef PERL_CORE
1592                 {
1593                     dTHX;
1594                     if (!PERL_IS_ALIVE || !PL_curcop || ckWARN_d(WARN_MALLOC))
1595                         Perl_warner(aTHX_ WARN_MALLOC, "%s free() ignored (RMAGIC, PERL_CORE)",
1596                                     ovp->ov_rmagic == RMAGIC - 1 ?
1597                                     "Duplicate" : "Bad");
1598                 }
1599 #else
1600                 warn("%s free() ignored (RMAGIC)",
1601                     ovp->ov_rmagic == RMAGIC - 1 ? "Duplicate" : "Bad");
1602 #endif
1603 #else
1604 #ifdef PERL_CORE
1605                 {
1606                     dTHX;
1607                     if (!PERL_IS_ALIVE || !PL_curcop || ckWARN_d(WARN_MALLOC))
1608                         Perl_warner(aTHX_ WARN_MALLOC, "%s", "Bad free() ignored (PERL_CORE)");
1609                 }
1610 #else
1611                 warn("%s", "Bad free() ignored");
1612 #endif
1613 #endif
1614                 return;                         /* sanity */
1615             }
1616 #ifdef RCHECK
1617         ASSERT(ovp->ov_rmagic == RMAGIC, "chunk's head overwrite");
1618         if (OV_INDEX(ovp) <= MAX_SHORT_BUCKET) {
1619             int i;
1620             MEM_SIZE nbytes = ovp->ov_size + 1;
1621
1622             if ((i = nbytes & 3)) {
1623                 i = 4 - i;
1624                 while (i--) {
1625                     ASSERT(*((char *)((caddr_t)ovp + nbytes - RSLOP + i))
1626                            == RMAGIC_C, "chunk's tail overwrite");
1627                 }
1628             }
1629             nbytes = (nbytes + 3) &~ 3;
1630             ASSERT(*(u_int *)((caddr_t)ovp + nbytes - RSLOP) == RMAGIC, "chunk's tail overwrite");
1631         }
1632         ovp->ov_rmagic = RMAGIC - 1;
1633 #endif
1634         ASSERT(OV_INDEX(ovp) < NBUCKETS, "chunk's head overwrite");
1635         size = OV_INDEX(ovp);
1636
1637         MALLOC_LOCK;
1638         ovp->ov_next = nextf[size];
1639         nextf[size] = ovp;
1640         MALLOC_UNLOCK;
1641 }
1642
1643 /* There is no need to do any locking in realloc (with an exception of
1644    trying to grow in place if we are at the end of the chain).
1645    If somebody calls us from a different thread with the same address,
1646    we are sole anyway.  */
1647
1648 Malloc_t
1649 Perl_realloc(void *mp, size_t nbytes)
1650 {
1651         register MEM_SIZE onb;
1652         union overhead *ovp;
1653         char *res;
1654         int prev_bucket;
1655         register int bucket;
1656         int incr;               /* 1 if does not fit, -1 if "easily" fits in a
1657                                    smaller bucket, otherwise 0.  */
1658         char *cp = (char*)mp;
1659
1660 #if defined(DEBUGGING) || !defined(PERL_CORE)
1661         MEM_SIZE size = nbytes;
1662
1663         if ((long)nbytes < 0)
1664             croak("%s", "panic: realloc");
1665 #endif
1666
1667         BARK_64K_LIMIT("Reallocation",nbytes,size);
1668         if (!cp)
1669                 return Perl_malloc(nbytes);
1670
1671         ovp = (union overhead *)((caddr_t)cp
1672                                 - sizeof (union overhead) * CHUNK_SHIFT);
1673         bucket = OV_INDEX(ovp);
1674
1675 #ifdef IGNORE_SMALL_BAD_FREE
1676         if ((bucket >= FIRST_BUCKET_WITH_CHECK)
1677             && (OV_MAGIC(ovp, bucket) != MAGIC))
1678 #else
1679         if (OV_MAGIC(ovp, bucket) != MAGIC)
1680 #endif
1681             {
1682                 static int bad_free_warn = -1;
1683                 if (bad_free_warn == -1) {
1684                     dTHX;
1685                     char *pbf = PerlEnv_getenv("PERL_BADFREE");
1686                     bad_free_warn = (pbf) ? atoi(pbf) : 1;
1687                 }
1688                 if (!bad_free_warn)
1689                     return Nullch;
1690 #ifdef RCHECK
1691 #ifdef PERL_CORE
1692                 {
1693                     dTHX;
1694                     if (!PERL_IS_ALIVE || !PL_curcop || ckWARN_d(WARN_MALLOC))
1695                         Perl_warner(aTHX_ WARN_MALLOC, "%srealloc() %signored",
1696                                     (ovp->ov_rmagic == RMAGIC - 1 ? "" : "Bad "),
1697                                     ovp->ov_rmagic == RMAGIC - 1
1698                                     ? "of freed memory " : "");
1699                 }
1700 #else
1701                 warn("%srealloc() %signored",
1702                     (ovp->ov_rmagic == RMAGIC - 1 ? "" : "Bad "),
1703                      ovp->ov_rmagic == RMAGIC - 1 ? "of freed memory " : "");
1704 #endif
1705 #else
1706 #ifdef PERL_CORE
1707                 {
1708                     dTHX;
1709                     if (!PERL_IS_ALIVE || !PL_curcop || ckWARN_d(WARN_MALLOC))
1710                         Perl_warner(aTHX_ WARN_MALLOC, "%s",
1711                                     "Bad realloc() ignored");
1712                 }
1713 #else
1714                 warn("%s", "Bad realloc() ignored");
1715 #endif
1716 #endif
1717                 return Nullch;                  /* sanity */
1718             }
1719
1720         onb = BUCKET_SIZE_REAL(bucket);
1721         /*
1722          *  avoid the copy if same size block.
1723          *  We are not agressive with boundary cases. Note that it might
1724          *  (for a small number of cases) give false negative if
1725          *  both new size and old one are in the bucket for
1726          *  FIRST_BIG_POW2, but the new one is near the lower end.
1727          *
1728          *  We do not try to go to 1.5 times smaller bucket so far.
1729          */
1730         if (nbytes > onb) incr = 1;
1731         else {
1732 #ifdef DO_NOT_TRY_HARDER_WHEN_SHRINKING
1733             if ( /* This is a little bit pessimal if PACK_MALLOC: */
1734                 nbytes > ( (onb >> 1) - M_OVERHEAD )
1735 #  ifdef TWO_POT_OPTIMIZE
1736                 || (bucket == FIRST_BIG_POW2 && nbytes >= LAST_SMALL_BOUND )
1737 #  endif
1738                 )
1739 #else  /* !DO_NOT_TRY_HARDER_WHEN_SHRINKING */
1740                 prev_bucket = ( (bucket > MAX_PACKED + 1)
1741                                 ? bucket - BUCKETS_PER_POW2
1742                                 : bucket - 1);
1743              if (nbytes > BUCKET_SIZE_REAL(prev_bucket))
1744 #endif /* !DO_NOT_TRY_HARDER_WHEN_SHRINKING */
1745                  incr = 0;
1746              else incr = -1;
1747         }
1748 #ifdef STRESS_REALLOC
1749         goto hard_way;
1750 #endif
1751         if (incr == 0) {
1752           inplace_label:
1753 #ifdef RCHECK
1754                 /*
1755                  * Record new allocated size of block and
1756                  * bound space with magic numbers.
1757                  */
1758                 if (OV_INDEX(ovp) <= MAX_SHORT_BUCKET) {
1759                        int i, nb = ovp->ov_size + 1;
1760
1761                        if ((i = nb & 3)) {
1762                            i = 4 - i;
1763                            while (i--) {
1764                                ASSERT(*((char *)((caddr_t)ovp + nb - RSLOP + i)) == RMAGIC_C, "chunk's tail overwrite");
1765                            }
1766                        }
1767                        nb = (nb + 3) &~ 3;
1768                        ASSERT(*(u_int *)((caddr_t)ovp + nb - RSLOP) == RMAGIC, "chunk's tail overwrite");
1769                         /*
1770                          * Convert amount of memory requested into
1771                          * closest block size stored in hash buckets
1772                          * which satisfies request.  Account for
1773                          * space used per block for accounting.
1774                          */
1775                         nbytes += M_OVERHEAD;
1776                         ovp->ov_size = nbytes - 1;
1777                         if ((i = nbytes & 3)) {
1778                             i = 4 - i;
1779                             while (i--)
1780                                 *((char *)((caddr_t)ovp + nbytes - RSLOP + i))
1781                                     = RMAGIC_C;
1782                         }
1783                         nbytes = (nbytes + 3) &~ 3;
1784                         *((u_int *)((caddr_t)ovp + nbytes - RSLOP)) = RMAGIC;
1785                 }
1786 #endif
1787                 res = cp;
1788                 DEBUG_m(PerlIO_printf(Perl_debug_log,
1789                               "0x%"UVxf": (%05lu) realloc %ld bytes inplace\n",
1790                               PTR2UV(res),(unsigned long)(PL_an++),
1791                               (long)size));
1792         } else if (incr == 1 && (cp - M_OVERHEAD == last_op)
1793                    && (onb > (1 << LOG_OF_MIN_ARENA))) {
1794             MEM_SIZE require, newarena = nbytes, pow;
1795             int shiftr;
1796
1797             POW2_OPTIMIZE_ADJUST(newarena);
1798             newarena = newarena + M_OVERHEAD;
1799             /* newarena = (newarena + 3) &~ 3; */
1800             shiftr = (newarena - 1) >> LOG_OF_MIN_ARENA;
1801             pow = LOG_OF_MIN_ARENA + 1;
1802             /* apart from this loop, this is O(1) */
1803             while (shiftr >>= 1)
1804                 pow++;
1805             newarena = (1 << pow) + POW2_OPTIMIZE_SURPLUS(pow * BUCKETS_PER_POW2);
1806             require = newarena - onb - M_OVERHEAD;
1807
1808             MALLOC_LOCK;
1809             if (cp - M_OVERHEAD == last_op /* We *still* are the last chunk */
1810                 && getpages_adjacent(require)) {
1811 #ifdef DEBUGGING_MSTATS
1812                 nmalloc[bucket]--;
1813                 nmalloc[pow * BUCKETS_PER_POW2]++;
1814 #endif
1815                 *(cp - M_OVERHEAD) = pow * BUCKETS_PER_POW2; /* Fill index. */
1816                 MALLOC_UNLOCK;
1817                 goto inplace_label;
1818             } else {
1819                 MALLOC_UNLOCK;
1820                 goto hard_way;
1821             }
1822         } else {
1823           hard_way:
1824             DEBUG_m(PerlIO_printf(Perl_debug_log,
1825                               "0x%"UVxf": (%05lu) realloc %ld bytes the hard way\n",
1826                               PTR2UV(cp),(unsigned long)(PL_an++),
1827                               (long)size));
1828             if ((res = (char*)Perl_malloc(nbytes)) == NULL)
1829                 return (NULL);
1830             if (cp != res)                      /* common optimization */
1831                 Copy(cp, res, (MEM_SIZE)(nbytes<onb?nbytes:onb), char);
1832             Perl_mfree(cp);
1833         }
1834         return ((Malloc_t)res);
1835 }
1836
1837 Malloc_t
1838 Perl_calloc(register size_t elements, register size_t size)
1839 {
1840     long sz = elements * size;
1841     Malloc_t p = Perl_malloc(sz);
1842
1843     if (p) {
1844         memset((void*)p, 0, sz);
1845     }
1846     return p;
1847 }
1848
1849 char *
1850 Perl_strdup(const char *s)
1851 {
1852     MEM_SIZE l = strlen(s);
1853     char *s1 = (char *)Perl_malloc(l+1);
1854
1855     Copy(s, s1, (MEM_SIZE)(l+1), char);
1856     return s1;
1857 }
1858
1859 #ifdef PERL_CORE
1860 int
1861 Perl_putenv(char *a)
1862 {
1863     /* Sometimes system's putenv conflicts with my_setenv() - this is system
1864        malloc vs Perl's free(). */
1865   dTHX;
1866   char *var;
1867   char *val = a;
1868   MEM_SIZE l;
1869   char buf[80];
1870
1871   while (*val && *val != '=')
1872       val++;
1873   if (!*val)
1874       return -1;
1875   l = val - a;
1876   if (l < sizeof(buf))
1877       var = buf;
1878   else
1879       var = Perl_malloc(l + 1);
1880   Copy(a, var, l, char);
1881   var[l + 1] = 0;
1882   my_setenv(var, val+1);
1883   if (var != buf)
1884       Perl_mfree(var);
1885   return 0;
1886 }
1887 #  endif
1888
1889 MEM_SIZE
1890 Perl_malloced_size(void *p)
1891 {
1892     union overhead *ovp = (union overhead *)
1893         ((caddr_t)p - sizeof (union overhead) * CHUNK_SHIFT);
1894     int bucket = OV_INDEX(ovp);
1895 #ifdef RCHECK
1896     /* The caller wants to have a complete control over the chunk,
1897        disable the memory checking inside the chunk.  */
1898     if (bucket <= MAX_SHORT_BUCKET) {
1899         MEM_SIZE size = BUCKET_SIZE_REAL(bucket);
1900         ovp->ov_size = size + M_OVERHEAD - 1;
1901         *((u_int *)((caddr_t)ovp + size + M_OVERHEAD - RSLOP)) = RMAGIC;
1902     }
1903 #endif
1904     return BUCKET_SIZE_REAL(bucket);
1905 }
1906
1907 #  ifdef BUCKETS_ROOT2
1908 #    define MIN_EVEN_REPORT 6
1909 #  else
1910 #    define MIN_EVEN_REPORT MIN_BUCKET
1911 #  endif
1912
1913 int
1914 Perl_get_mstats(pTHX_ perl_mstats_t *buf, int buflen, int level)
1915 {
1916 #ifdef DEBUGGING_MSTATS
1917         register int i, j;
1918         register union overhead *p;
1919         struct chunk_chain_s* nextchain;
1920
1921         buf->topbucket = buf->topbucket_ev = buf->topbucket_odd
1922             = buf->totfree = buf->total = buf->total_chain = 0;
1923
1924         buf->minbucket = MIN_BUCKET;
1925         MALLOC_LOCK;
1926         for (i = MIN_BUCKET ; i < NBUCKETS; i++) {
1927                 for (j = 0, p = nextf[i]; p; p = p->ov_next, j++)
1928                         ;
1929                 if (i < buflen) {
1930                     buf->nfree[i] = j;
1931                     buf->ntotal[i] = nmalloc[i];
1932                 }
1933                 buf->totfree += j * BUCKET_SIZE_REAL(i);
1934                 buf->total += nmalloc[i] * BUCKET_SIZE_REAL(i);
1935                 if (nmalloc[i]) {
1936                     i % 2 ? (buf->topbucket_odd = i) : (buf->topbucket_ev = i);
1937                     buf->topbucket = i;
1938                 }
1939         }
1940         nextchain = chunk_chain;
1941         while (nextchain) {
1942             buf->total_chain += nextchain->size;
1943             nextchain = nextchain->next;
1944         }
1945         buf->total_sbrk = goodsbrk + sbrk_slack;
1946         buf->sbrks = sbrks;
1947         buf->sbrk_good = sbrk_good;
1948         buf->sbrk_slack = sbrk_slack;
1949         buf->start_slack = start_slack;
1950         buf->sbrked_remains = sbrked_remains;
1951         MALLOC_UNLOCK;
1952         buf->nbuckets = NBUCKETS;
1953         if (level) {
1954             for (i = MIN_BUCKET ; i < NBUCKETS; i++) {
1955                 if (i >= buflen)
1956                     break;
1957                 buf->bucket_mem_size[i] = BUCKET_SIZE(i);
1958                 buf->bucket_available_size[i] = BUCKET_SIZE_REAL(i);
1959             }
1960         }
1961 #endif  /* defined DEBUGGING_MSTATS */
1962         return 0;               /* XXX unused */
1963 }
1964 /*
1965  * mstats - print out statistics about malloc
1966  *
1967  * Prints two lines of numbers, one showing the length of the free list
1968  * for each size category, the second showing the number of mallocs -
1969  * frees for each size category.
1970  */
1971 void
1972 Perl_dump_mstats(pTHX_ char *s)
1973 {
1974 #ifdef DEBUGGING_MSTATS
1975         register int i;
1976         perl_mstats_t buffer;
1977         UV nf[NBUCKETS];
1978         UV nt[NBUCKETS];
1979
1980         buffer.nfree  = nf;
1981         buffer.ntotal = nt;
1982         get_mstats(&buffer, NBUCKETS, 0);
1983
1984         if (s)
1985             PerlIO_printf(Perl_error_log,
1986                           "Memory allocation statistics %s (buckets %"IVdf"(%"IVdf")..%"IVdf"(%"IVdf")\n",
1987                           s,
1988                           (IV)BUCKET_SIZE_REAL(MIN_BUCKET),
1989                           (IV)BUCKET_SIZE(MIN_BUCKET),
1990                           (IV)BUCKET_SIZE_REAL(buffer.topbucket),
1991                           (IV)BUCKET_SIZE(buffer.topbucket));
1992         PerlIO_printf(Perl_error_log, "%8"IVdf" free:", buffer.totfree);
1993         for (i = MIN_EVEN_REPORT; i <= buffer.topbucket; i += BUCKETS_PER_POW2) {
1994                 PerlIO_printf(Perl_error_log,
1995                               ((i < 8*BUCKETS_PER_POW2 || i == 10*BUCKETS_PER_POW2)
1996                                ? " %5"UVuf
1997                                : ((i < 12*BUCKETS_PER_POW2) ? " %3"UVuf : " %"UVuf)),
1998                               buffer.nfree[i]);
1999         }
2000 #ifdef BUCKETS_ROOT2
2001         PerlIO_printf(Perl_error_log, "\n\t   ");
2002         for (i = MIN_BUCKET + 1; i <= buffer.topbucket_odd; i += BUCKETS_PER_POW2) {
2003                 PerlIO_printf(Perl_error_log,
2004                               ((i < 8*BUCKETS_PER_POW2 || i == 10*BUCKETS_PER_POW2)
2005                                ? " %5"UVuf
2006                                : ((i < 12*BUCKETS_PER_POW2) ? " %3"UVuf : " %"UVuf)),
2007                               buffer.nfree[i]);
2008         }
2009 #endif
2010         PerlIO_printf(Perl_error_log, "\n%8"IVdf" used:", buffer.total - buffer.totfree);
2011         for (i = MIN_EVEN_REPORT; i <= buffer.topbucket; i += BUCKETS_PER_POW2) {
2012                 PerlIO_printf(Perl_error_log,
2013                               ((i < 8*BUCKETS_PER_POW2 || i == 10*BUCKETS_PER_POW2)
2014                                ? " %5"IVdf
2015                                : ((i < 12*BUCKETS_PER_POW2) ? " %3"IVdf : " %"IVdf)),
2016                               buffer.ntotal[i] - buffer.nfree[i]);
2017         }
2018 #ifdef BUCKETS_ROOT2
2019         PerlIO_printf(Perl_error_log, "\n\t   ");
2020         for (i = MIN_BUCKET + 1; i <= buffer.topbucket_odd; i += BUCKETS_PER_POW2) {
2021                 PerlIO_printf(Perl_error_log,
2022                               ((i < 8*BUCKETS_PER_POW2 || i == 10*BUCKETS_PER_POW2)
2023                                ? " %5"IVdf
2024                                : ((i < 12*BUCKETS_PER_POW2) ? " %3"IVdf : " %"IVdf)),
2025                               buffer.ntotal[i] - buffer.nfree[i]);
2026         }
2027 #endif
2028         PerlIO_printf(Perl_error_log, "\nTotal sbrk(): %"IVdf"/%"IVdf":%"IVdf". Odd ends: pad+heads+chain+tail: %"IVdf"+%"IVdf"+%"IVdf"+%"IVdf".\n",
2029                       buffer.total_sbrk, buffer.sbrks, buffer.sbrk_good,
2030                       buffer.sbrk_slack, buffer.start_slack,
2031                       buffer.total_chain, buffer.sbrked_remains);
2032 #endif /* DEBUGGING_MSTATS */
2033 }
2034 #endif /* lint */
2035
2036 #ifdef USE_PERL_SBRK
2037
2038 #   if defined(__MACHTEN_PPC__) || defined(NeXT) || defined(__NeXT__) || defined(PURIFY)
2039 #      define PERL_SBRK_VIA_MALLOC
2040 #   endif
2041
2042 #   ifdef PERL_SBRK_VIA_MALLOC
2043
2044 /* it may seem schizophrenic to use perl's malloc and let it call system */
2045 /* malloc, the reason for that is only the 3.2 version of the OS that had */
2046 /* frequent core dumps within nxzonefreenolock. This sbrk routine put an */
2047 /* end to the cores */
2048
2049 #      ifndef SYSTEM_ALLOC
2050 #         define SYSTEM_ALLOC(a) malloc(a)
2051 #      endif
2052 #      ifndef SYSTEM_ALLOC_ALIGNMENT
2053 #         define SYSTEM_ALLOC_ALIGNMENT MEM_ALIGNBYTES
2054 #      endif
2055
2056 #   endif  /* PERL_SBRK_VIA_MALLOC */
2057
2058 static IV Perl_sbrk_oldchunk;
2059 static long Perl_sbrk_oldsize;
2060
2061 #   define PERLSBRK_32_K (1<<15)
2062 #   define PERLSBRK_64_K (1<<16)
2063
2064 Malloc_t
2065 Perl_sbrk(int size)
2066 {
2067     IV got;
2068     int small, reqsize;
2069
2070     if (!size) return 0;
2071 #ifdef PERL_CORE
2072     reqsize = size; /* just for the DEBUG_m statement */
2073 #endif
2074 #ifdef PACK_MALLOC
2075     size = (size + 0x7ff) & ~0x7ff;
2076 #endif
2077     if (size <= Perl_sbrk_oldsize) {
2078         got = Perl_sbrk_oldchunk;
2079         Perl_sbrk_oldchunk += size;
2080         Perl_sbrk_oldsize -= size;
2081     } else {
2082       if (size >= PERLSBRK_32_K) {
2083         small = 0;
2084       } else {
2085         size = PERLSBRK_64_K;
2086         small = 1;
2087       }
2088 #  if NEEDED_ALIGNMENT > SYSTEM_ALLOC_ALIGNMENT
2089       size += NEEDED_ALIGNMENT - SYSTEM_ALLOC_ALIGNMENT;
2090 #  endif
2091       got = (IV)SYSTEM_ALLOC(size);
2092 #  if NEEDED_ALIGNMENT > SYSTEM_ALLOC_ALIGNMENT
2093       got = (got + NEEDED_ALIGNMENT - 1) & ~(NEEDED_ALIGNMENT - 1);
2094 #  endif
2095       if (small) {
2096         /* Chunk is small, register the rest for future allocs. */
2097         Perl_sbrk_oldchunk = got + reqsize;
2098         Perl_sbrk_oldsize = size - reqsize;
2099       }
2100     }
2101
2102     DEBUG_m(PerlIO_printf(Perl_debug_log, "sbrk malloc size %ld (reqsize %ld), left size %ld, give addr 0x%"UVxf"\n",
2103                     size, reqsize, Perl_sbrk_oldsize, PTR2UV(got)));
2104
2105     return (void *)got;
2106 }
2107
2108 #endif /* ! defined USE_PERL_SBRK */