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