Fix: CDS_WFCQ_WOULDBLOCK typing for c++
[urcu.git] / urcu / wfcqueue.h
index 5576cbf4a5c0d928a068817019fea196b5f9174e..c0bb289741171e2fb8bbec203e69b4432bb96f21 100644 (file)
@@ -2,7 +2,7 @@
 #define _URCU_WFCQUEUE_H
 
 /*
- * wfcqueue.h
+ * urcu/wfcqueue.h
  *
  * Userspace RCU library - Concurrent Queue with Wait-Free Enqueue/Blocking Dequeue
  *
@@ -37,10 +37,25 @@ extern "C" {
 /*
  * Concurrent queue with wait-free enqueue/blocking dequeue.
  *
- * Inspired from half-wait-free/half-blocking queue implementation done by
- * Paul E. McKenney.
+ * This queue has been designed and implemented collaboratively by
+ * Mathieu Desnoyers and Lai Jiangshan. Inspired from
+ * half-wait-free/half-blocking queue implementation done by Paul E.
+ * McKenney.
  */
 
+#define CDS_WFCQ_WOULDBLOCK    ((struct cds_wfcq_node *) -1UL)
+
+enum cds_wfcq_ret {
+       CDS_WFCQ_RET_WOULDBLOCK =       -1,
+       CDS_WFCQ_RET_DEST_EMPTY =       0,
+       CDS_WFCQ_RET_DEST_NON_EMPTY =   1,
+       CDS_WFCQ_RET_SRC_EMPTY =        2,
+};
+
+enum cds_wfcq_state {
+       CDS_WFCQ_STATE_LAST =           (1U << 0),
+};
+
 struct cds_wfcq_node {
        struct cds_wfcq_node *next;
 };
@@ -50,11 +65,25 @@ struct cds_wfcq_node {
  * enqueue/dequeue are expected from many CPUs. This eliminates
  * false-sharing between enqueue and dequeue.
  */
+struct __cds_wfcq_head {
+       struct cds_wfcq_node node;
+};
+
 struct cds_wfcq_head {
        struct cds_wfcq_node node;
        pthread_mutex_t lock;
 };
 
+/*
+ * The transparent union allows calling functions that work on both
+ * struct cds_wfcq_head and struct __cds_wfcq_head on any of those two
+ * types.
+ */
+typedef union {
+       struct __cds_wfcq_head *_h;
+       struct cds_wfcq_head *h;
+} __attribute__((__transparent_union__)) cds_wfcq_head_ptr_t;
+
 struct cds_wfcq_tail {
        struct cds_wfcq_node *p;
 };
@@ -74,31 +103,67 @@ struct cds_wfcq_tail {
 
 /* Locking performed within cds_wfcq calls. */
 #define cds_wfcq_dequeue_blocking      _cds_wfcq_dequeue_blocking
+#define cds_wfcq_dequeue_with_state_blocking   \
+                                       _cds_wfcq_dequeue_with_state_blocking
 #define cds_wfcq_splice_blocking       _cds_wfcq_splice_blocking
 #define cds_wfcq_first_blocking                _cds_wfcq_first_blocking
 #define cds_wfcq_next_blocking         _cds_wfcq_next_blocking
 
 /* Locking ensured by caller by holding cds_wfcq_dequeue_lock() */
 #define __cds_wfcq_dequeue_blocking    ___cds_wfcq_dequeue_blocking
+#define __cds_wfcq_dequeue_with_state_blocking \
+                                       ___cds_wfcq_dequeue_with_state_blocking
 #define __cds_wfcq_splice_blocking     ___cds_wfcq_splice_blocking
 #define __cds_wfcq_first_blocking      ___cds_wfcq_first_blocking
 #define __cds_wfcq_next_blocking       ___cds_wfcq_next_blocking
 
+/*
+ * Locking ensured by caller by holding cds_wfcq_dequeue_lock().
+ * Non-blocking: deque, first, next return CDS_WFCQ_WOULDBLOCK if they
+ * need to block. splice returns nonzero if it needs to block.
+ */
+#define __cds_wfcq_dequeue_nonblocking ___cds_wfcq_dequeue_nonblocking
+#define __cds_wfcq_dequeue_with_state_nonblocking      \
+                               ___cds_wfcq_dequeue_with_state_nonblocking
+#define __cds_wfcq_splice_nonblocking  ___cds_wfcq_splice_nonblocking
+#define __cds_wfcq_first_nonblocking   ___cds_wfcq_first_nonblocking
+#define __cds_wfcq_next_nonblocking    ___cds_wfcq_next_nonblocking
+
 #else /* !_LGPL_SOURCE */
 
 /*
  * Mutual exclusion of cds_wfcq_* / __cds_wfcq_* API
  *
- * Unless otherwise stated, the caller must ensure mutual exclusion of
- * queue update operations "dequeue" and "splice" (for source queue).
- * Queue read operations "first" and "next" need to be protected against
- * concurrent "dequeue" and "splice" (for source queue) by the caller.
- * "enqueue", "splice" (for destination queue), and "empty" are the only
- * operations that can be used without any mutual exclusion.
+ * Synchronization table:
+ *
+ * External synchronization techniques described in the API below is
+ * required between pairs marked with "X". No external synchronization
+ * required between pairs marked with "-".
+ *
+ * Legend:
+ * [1] cds_wfcq_enqueue
+ * [2] __cds_wfcq_splice (destination queue)
+ * [3] __cds_wfcq_dequeue
+ * [4] __cds_wfcq_splice (source queue)
+ * [5] __cds_wfcq_first
+ * [6] __cds_wfcq_next
+ *
+ *     [1] [2] [3] [4] [5] [6]
+ * [1]  -   -   -   -   -   -
+ * [2]  -   -   -   -   -   -
+ * [3]  -   -   X   X   X   X
+ * [4]  -   -   X   -   X   X
+ * [5]  -   -   X   X   -   -
+ * [6]  -   -   X   X   -   -
+ *
  * Mutual exclusion can be ensured by holding cds_wfcq_dequeue_lock().
  *
  * For convenience, cds_wfcq_dequeue_blocking() and
  * cds_wfcq_splice_blocking() hold the dequeue lock.
+ *
+ * Besides locking, mutual exclusion of dequeue, splice and iteration
+ * can be ensured by performing all of those operations from a single
+ * thread, without requiring any lock.
  */
 
 /*
@@ -112,12 +177,18 @@ extern void cds_wfcq_node_init(struct cds_wfcq_node *node);
 extern void cds_wfcq_init(struct cds_wfcq_head *head,
                struct cds_wfcq_tail *tail);
 
+/*
+ * __cds_wfcq_init: initialize wait-free queue.
+ */
+extern void __cds_wfcq_init(struct __cds_wfcq_head *head,
+               struct cds_wfcq_tail *tail);
+
 /*
  * cds_wfcq_empty: return whether wait-free queue is empty.
  *
  * No memory barrier is issued. No mutual exclusion is required.
  */
-extern bool cds_wfcq_empty(struct cds_wfcq_head *head,
+extern bool cds_wfcq_empty(cds_wfcq_head_ptr_t head,
                struct cds_wfcq_tail *tail);
 
 /*
@@ -137,8 +208,11 @@ extern void cds_wfcq_dequeue_unlock(struct cds_wfcq_head *head,
  *
  * Issues a full memory barrier before enqueue. No mutual exclusion is
  * required.
+ *
+ * Returns false if the queue was empty prior to adding the node.
+ * Returns true otherwise.
  */
-extern void cds_wfcq_enqueue(struct cds_wfcq_head *head,
+extern bool cds_wfcq_enqueue(cds_wfcq_head_ptr_t head,
                struct cds_wfcq_tail *tail,
                struct cds_wfcq_node *node);
 
@@ -148,12 +222,24 @@ extern void cds_wfcq_enqueue(struct cds_wfcq_head *head,
  * Content written into the node before enqueue is guaranteed to be
  * consistent, but no other memory ordering is ensured.
  * It is valid to reuse and free a dequeued node immediately.
- * Mutual exlusion with dequeuers is ensured internally.
+ * Mutual exclusion with cds_wfcq_dequeue_blocking and dequeue lock is
+ * ensured.
  */
 extern struct cds_wfcq_node *cds_wfcq_dequeue_blocking(
                struct cds_wfcq_head *head,
                struct cds_wfcq_tail *tail);
 
+/*
+ * cds_wfcq_dequeue_with_state_blocking: dequeue with state.
+ *
+ * Same as cds_wfcq_dequeue_blocking, but saves whether dequeueing the
+ * last node of the queue into state (CDS_WFCQ_STATE_LAST).
+ */
+extern struct cds_wfcq_node *cds_wfcq_dequeue_with_state_blocking(
+               struct cds_wfcq_head *head,
+               struct cds_wfcq_tail *tail,
+               int *state);
+
 /*
  * cds_wfcq_splice_blocking: enqueue all src_q nodes at the end of dest_q.
  *
@@ -161,39 +247,89 @@ extern struct cds_wfcq_node *cds_wfcq_dequeue_blocking(
  * dest_q must be already initialized.
  * Content written into the node before enqueue is guaranteed to be
  * consistent, but no other memory ordering is ensured.
- * Mutual exlusion with dequeuers is ensured internally.
+ * Mutual exclusion with cds_wfcq_dequeue_blocking and dequeue lock is
+ * ensured.
+ *
+ * Returns enum cds_wfcq_ret which indicates the state of the src or
+ * dest queue.
  */
-extern void cds_wfcq_splice_blocking(
+extern enum cds_wfcq_ret cds_wfcq_splice_blocking(
                struct cds_wfcq_head *dest_q_head,
                struct cds_wfcq_tail *dest_q_tail,
                struct cds_wfcq_head *src_q_head,
                struct cds_wfcq_tail *src_q_tail);
 
 /*
- * __cds_wfcq_dequeue_blocking:
+ * __cds_wfcq_dequeue_blocking: dequeue a node from a wait-free queue.
  *
  * Content written into the node before enqueue is guaranteed to be
  * consistent, but no other memory ordering is ensured.
  * It is valid to reuse and free a dequeued node immediately.
- * Should be called with cds_wfcq_dequeue_lock() held.
+ * Dequeue/splice/iteration mutual exclusion should be ensured by the
+ * caller.
  */
 extern struct cds_wfcq_node *__cds_wfcq_dequeue_blocking(
-               struct cds_wfcq_head *head,
+               cds_wfcq_head_ptr_t head,
                struct cds_wfcq_tail *tail);
 
+/*
+ * __cds_wfcq_dequeue_with_state_blocking: dequeue with state.
+ *
+ * Same as __cds_wfcq_dequeue_blocking, but saves whether dequeueing the
+ * last node of the queue into state (CDS_WFCQ_STATE_LAST).
+ */
+extern struct cds_wfcq_node *__cds_wfcq_dequeue_with_state_blocking(
+               cds_wfcq_head_ptr_t head,
+               struct cds_wfcq_tail *tail,
+               int *state);
+
+/*
+ * __cds_wfcq_dequeue_nonblocking: dequeue a node from a wait-free queue.
+ *
+ * Same as __cds_wfcq_dequeue_blocking, but returns CDS_WFCQ_WOULDBLOCK
+ * if it needs to block.
+ */
+extern struct cds_wfcq_node *__cds_wfcq_dequeue_nonblocking(
+               cds_wfcq_head_ptr_t head,
+               struct cds_wfcq_tail *tail);
+
+/*
+ * __cds_wfcq_dequeue_with_state_blocking: dequeue with state.
+ *
+ * Same as __cds_wfcq_dequeue_nonblocking, but saves whether dequeueing
+ * the last node of the queue into state (CDS_WFCQ_STATE_LAST).
+ */
+extern struct cds_wfcq_node *__cds_wfcq_dequeue_with_state_nonblocking(
+               cds_wfcq_head_ptr_t head,
+               struct cds_wfcq_tail *tail,
+               int *state);
+
 /*
  * __cds_wfcq_splice_blocking: enqueue all src_q nodes at the end of dest_q.
  *
  * Dequeue all nodes from src_q.
  * dest_q must be already initialized.
- * Content written into the node before enqueue is guaranteed to be
- * consistent, but no other memory ordering is ensured.
- * Should be called with cds_wfcq_dequeue_lock() held.
+ * Mutual exclusion for src_q should be ensured by the caller as
+ * specified in the "Synchronisation table".
+ * Returns enum cds_wfcq_ret which indicates the state of the src or
+ * dest queue. Never returns CDS_WFCQ_RET_WOULDBLOCK.
  */
-extern void __cds_wfcq_splice_blocking(
-               struct cds_wfcq_head *dest_q_head,
+extern enum cds_wfcq_ret __cds_wfcq_splice_blocking(
+               cds_wfcq_head_ptr_t dest_q_head,
                struct cds_wfcq_tail *dest_q_tail,
-               struct cds_wfcq_head *src_q_head,
+               cds_wfcq_head_ptr_t src_q_head,
+               struct cds_wfcq_tail *src_q_tail);
+
+/*
+ * __cds_wfcq_splice_nonblocking: enqueue all src_q nodes at the end of dest_q.
+ *
+ * Same as __cds_wfcq_splice_blocking, but returns
+ * CDS_WFCQ_RET_WOULDBLOCK if it needs to block.
+ */
+extern enum cds_wfcq_ret __cds_wfcq_splice_nonblocking(
+               cds_wfcq_head_ptr_t dest_q_head,
+               struct cds_wfcq_tail *dest_q_tail,
+               cds_wfcq_head_ptr_t src_q_head,
                struct cds_wfcq_tail *src_q_tail);
 
 /*
@@ -201,10 +337,27 @@ extern void __cds_wfcq_splice_blocking(
  *
  * Content written into the node before enqueue is guaranteed to be
  * consistent, but no other memory ordering is ensured.
- * Should be called with cds_wfcq_dequeue_lock() held.
+ * Dequeue/splice/iteration mutual exclusion should be ensured by the
+ * caller.
+ *
+ * Used by for-like iteration macros:
+ * __cds_wfcq_for_each_blocking()
+ * __cds_wfcq_for_each_blocking_safe()
+ *
+ * Returns NULL if queue is empty, first node otherwise.
  */
 extern struct cds_wfcq_node *__cds_wfcq_first_blocking(
-               struct cds_wfcq_head *head,
+               cds_wfcq_head_ptr_t head,
+               struct cds_wfcq_tail *tail);
+
+/*
+ * __cds_wfcq_first_nonblocking: get first node of a queue, without dequeuing.
+ *
+ * Same as __cds_wfcq_first_blocking, but returns CDS_WFCQ_WOULDBLOCK if
+ * it needs to block.
+ */
+extern struct cds_wfcq_node *__cds_wfcq_first_nonblocking(
+               cds_wfcq_head_ptr_t head,
                struct cds_wfcq_tail *tail);
 
 /*
@@ -212,10 +365,29 @@ extern struct cds_wfcq_node *__cds_wfcq_first_blocking(
  *
  * Content written into the node before enqueue is guaranteed to be
  * consistent, but no other memory ordering is ensured.
- * Should be called with cds_wfcq_dequeue_lock() held.
+ * Dequeue/splice/iteration mutual exclusion should be ensured by the
+ * caller.
+ *
+ * Used by for-like iteration macros:
+ * __cds_wfcq_for_each_blocking()
+ * __cds_wfcq_for_each_blocking_safe()
+ *
+ * Returns NULL if reached end of queue, non-NULL next queue node
+ * otherwise.
  */
 extern struct cds_wfcq_node *__cds_wfcq_next_blocking(
-               struct cds_wfcq_head *head,
+               cds_wfcq_head_ptr_t head,
+               struct cds_wfcq_tail *tail,
+               struct cds_wfcq_node *node);
+
+/*
+ * __cds_wfcq_next_blocking: get next node of a queue, without dequeuing.
+ *
+ * Same as __cds_wfcq_next_blocking, but returns CDS_WFCQ_WOULDBLOCK if
+ * it needs to block.
+ */
+extern struct cds_wfcq_node *__cds_wfcq_next_nonblocking(
+               cds_wfcq_head_ptr_t head,
                struct cds_wfcq_tail *tail,
                struct cds_wfcq_node *node);
 
@@ -224,13 +396,14 @@ extern struct cds_wfcq_node *__cds_wfcq_next_blocking(
 /*
  * __cds_wfcq_for_each_blocking: Iterate over all nodes in a queue,
  * without dequeuing them.
- * @head: head of the queue (struct cds_wfcq_head pointer).
+ * @head: head of the queue (struct cds_wfcq_head or __cds_wfcq_head pointer).
  * @tail: tail of the queue (struct cds_wfcq_tail pointer).
  * @node: iterator on the queue (struct cds_wfcq_node pointer).
  *
  * Content written into each node before enqueue is guaranteed to be
  * consistent, but no other memory ordering is ensured.
- * Should be called with cds_wfcq_dequeue_lock() held.
+ * Dequeue/splice/iteration mutual exclusion should be ensured by the
+ * caller.
  */
 #define __cds_wfcq_for_each_blocking(head, tail, node)         \
        for (node = __cds_wfcq_first_blocking(head, tail);      \
@@ -240,7 +413,7 @@ extern struct cds_wfcq_node *__cds_wfcq_next_blocking(
 /*
  * __cds_wfcq_for_each_blocking_safe: Iterate over all nodes in a queue,
  * without dequeuing them. Safe against deletion.
- * @head: head of the queue (struct cds_wfcq_head pointer).
+ * @head: head of the queue (struct cds_wfcq_head or __cds_wfcq_head pointer).
  * @tail: tail of the queue (struct cds_wfcq_tail pointer).
  * @node: iterator on the queue (struct cds_wfcq_node pointer).
  * @n: struct cds_wfcq_node pointer holding the next pointer (used
@@ -248,7 +421,8 @@ extern struct cds_wfcq_node *__cds_wfcq_next_blocking(
  *
  * Content written into each node before enqueue is guaranteed to be
  * consistent, but no other memory ordering is ensured.
- * Should be called with cds_wfcq_dequeue_lock() held.
+ * Dequeue/splice/iteration mutual exclusion should be ensured by the
+ * caller.
  */
 #define __cds_wfcq_for_each_blocking_safe(head, tail, node, n)                \
        for (node = __cds_wfcq_first_blocking(head, tail),                     \
This page took 0.027276 seconds and 4 git commands to generate.