Fix libpayload alloc() size and gcc pointer optimization problems.
[coreboot.git] / payloads / libpayload / libc / malloc.c
index e5bfd0650f3b97e3acd37f287ad38c03820d4e33..3c5a3fd2a2c7b4b9a29fa4b2051a8926ca10f43b 100644 (file)
@@ -2,6 +2,7 @@
  * This file is part of the libpayload project.
  *
  * Copyright (C) 2008 Advanced Micro Devices, Inc.
+ * Copyright (C) 2008-2010 coresystems GmbH
  *
  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  * modification, are permitted provided that the following conditions
@@ -38,6 +39,7 @@
  * your buffers, kids!).
  */
 
+#define IN_MALLOC_C
 #include <libpayload.h>
 
 extern char _heap, _eheap;     /* Defined in the ldscript. */
@@ -63,18 +65,28 @@ typedef unsigned int hdrtype_t;
 #define IS_FREE(_h) (((_h) & (MAGIC | FLAG_FREE)) == (MAGIC | FLAG_FREE))
 #define HAS_MAGIC(_h) (((_h) & MAGIC) == MAGIC)
 
+static int free_aligned(void* addr);
 void print_malloc_map(void);
 
-static void setup(void)
+#ifdef CONFIG_DEBUG_MALLOC
+static int heap_initialized = 0;
+static int minimal_free = 0;
+#endif
+
+static void setup(hdrtype_t volatile *start, int size)
 {
-       int size = (unsigned int)(_heap - _eheap) - HDRSIZE;
-       *((hdrtype_t *) hstart) = FREE_BLOCK(size);
+       *start = FREE_BLOCK(size);
+
+#ifdef CONFIG_DEBUG_MALLOC
+       heap_initialized = 1;
+       minimal_free  = size;
+#endif
 }
 
 static void *alloc(int len)
 {
        hdrtype_t header;
-       void *ptr = hstart;
+       hdrtype_t volatile *ptr = (hdrtype_t volatile *) hstart;
 
        /* Align the size. */
        len = (len + 3) & ~3;
@@ -83,36 +95,49 @@ static void *alloc(int len)
                return (void *)NULL;
 
        /* Make sure the region is setup correctly. */
-       if (!HAS_MAGIC(*((hdrtype_t *) ptr)))
-               setup();
+       if (!HAS_MAGIC(*ptr))
+               setup(ptr, (int)((&_eheap - &_heap) - HDRSIZE));
 
        /* Find some free space. */
        do {
-               header = *((hdrtype_t *) ptr);
+               header = *ptr;
                int size = SIZE(header);
 
+               if (!HAS_MAGIC(header) || size == 0) {
+                       printf("memory allocator panic. (%s%s)\n",
+                              !HAS_MAGIC(header) ? " no magic " : "",
+                                  size == 0 ? " size=0 " : "");
+                       halt();
+               }
+
                if (header & FLAG_FREE) {
                        if (len <= size) {
-                               void *nptr = ptr + HDRSIZE + len;
-                               int nsize = size - (len + 8);
-
-                               /* Mark the block as used. */
-                               *((hdrtype_t *) ptr) = USED_BLOCK(len);
+                               hdrtype_t volatile *nptr = (hdrtype_t volatile *)((int)ptr + HDRSIZE + len);
+                               int nsize = size - (HDRSIZE + len);
 
                                /* If there is still room in this block,
-                                * then mark it as such.
+                                * then mark it as such otherwise account
+                                * the whole space for that block.
                                 */
-                               if (nsize > 0)
-                                       *((hdrtype_t *) nptr) =
-                                           FREE_BLOCK(nsize - 4);
 
-                               return (void *)(ptr + HDRSIZE);
+                               if (nsize > 0) {
+                                       /* Mark the block as used. */
+                                       *ptr = USED_BLOCK(len);
+
+                                       /* Create a new free block. */
+                                       *nptr = FREE_BLOCK(nsize);
+                               } else {
+                                       /* Mark the block as used. */
+                                       *ptr = USED_BLOCK(size);
+                               }
+
+                               return (void *)((int)ptr + HDRSIZE);
                        }
                }
 
-               ptr += HDRSIZE + size;
+               ptr = (hdrtype_t volatile *)((int)ptr + HDRSIZE + size);
 
-       } while (ptr < hend);
+       } while (ptr < (hdrtype_t *) hend);
 
        /* Nothing available. */
        return (void *)NULL;
@@ -157,6 +182,8 @@ void free(void *ptr)
 {
        hdrtype_t hdr;
 
+       if (free_aligned(ptr)) return;
+
        ptr -= HDRSIZE;
 
        /* Sanity check. */
@@ -184,8 +211,8 @@ void *malloc(size_t size)
 
 void *calloc(size_t nmemb, size_t size)
 {
-       unsigned int total = (nmemb * size);
-       void *ptr = alloc(size);
+       size_t total = nmemb * size;
+       void *ptr = alloc(total);
 
        if (ptr)
                memset(ptr, 0, total);
@@ -230,17 +257,154 @@ void *realloc(void *ptr, size_t size)
        return ret;
 }
 
+struct align_region_t
+{
+       int alignment;
+       /* start in memory, and size in bytes */
+       void* start;
+       int size;
+       /* layout within a region:
+         - num_elements bytes, 0: free, 1: used, 2: used, combines with next
+         - padding to alignment
+         - data section
+         - waste space
+
+         start_data points to the start of the data section
+       */
+       void* start_data;
+       /* number of free blocks sized "alignment" */
+       int free;
+       struct align_region_t *next;
+};
+
+static struct align_region_t* align_regions = 0;
+
+static struct align_region_t *allocate_region(int alignment, int num_elements)
+{
+       struct align_region_t *new_region;
+#ifdef CONFIG_DEBUG_MALLOC
+       printf("%s(old align_regions=%p, alignment=%u, num_elements=%u)\n",
+                       __func__, align_regions, alignment, num_elements);
+#endif
+
+       new_region = malloc(sizeof(struct align_region_t));
+
+       if (!new_region)
+               return NULL;
+       new_region->alignment = alignment;
+       new_region->start = malloc((num_elements+1) * alignment + num_elements);
+       if (!new_region->start) {
+               free(new_region);
+               return NULL;
+       }
+       new_region->start_data = (void*)((u32)(new_region->start + num_elements + alignment - 1) & (~(alignment-1)));
+       new_region->size = num_elements * alignment;
+       new_region->free = num_elements;
+       new_region->next = align_regions;
+       memset(new_region->start, 0, num_elements);
+       align_regions = new_region;
+       return new_region;
+}
+
+
+static int free_aligned(void* addr)
+{
+       struct align_region_t *reg = align_regions;
+       while (reg != 0)
+       {
+               if ((addr >= reg->start_data) && (addr < reg->start_data + reg->size))
+               {
+                       int i = (addr-reg->start_data)/reg->alignment;
+                       while (((u8*)reg->start)[i]==2)
+                       {
+                               ((u8*)reg->start)[i++]=0;
+                               reg->free++;
+                       }
+                       ((u8*)reg->start)[i]=0;
+                       reg->free++;
+                       return 1;
+               }
+               reg = reg->next;
+       }
+       return 0;
+}
+
+void *memalign(size_t align, size_t size)
+{
+       if (size == 0) return 0;
+       if (align_regions == 0) {
+               align_regions = malloc(sizeof(struct align_region_t));
+               if (align_regions == NULL)
+                       return NULL;
+               memset(align_regions, 0, sizeof(struct align_region_t));
+       }
+       struct align_region_t *reg = align_regions;
+look_further:
+       while (reg != 0)
+       {
+               if ((reg->alignment == align) && (reg->free >= (size + align - 1)/align))
+               {
+#ifdef CONFIG_DEBUG_MALLOC
+                       printf("  found memalign region. %x free, %x required\n", reg->free, (size + align - 1)/align);
+#endif
+                       break;
+               }
+               reg = reg->next;
+       }
+       if (reg == 0)
+       {
+#ifdef CONFIG_DEBUG_MALLOC
+               printf("  need to allocate a new memalign region\n");
+#endif
+               /* get align regions */
+               reg = allocate_region(align, (size<1024)?(1024/align):(((size-1)/align)+1));
+#ifdef CONFIG_DEBUG_MALLOC
+               printf("  ... returned %p\n", align_regions);
+#endif
+       }
+       if (reg == 0) {
+               /* Nothing available. */
+               return (void *)NULL;
+       }
+
+       int i, count = 0, target = (size+align-1)/align;
+       for (i = 0; i < (reg->size/align); i++)
+       {
+               if (((u8*)reg->start)[i] == 0)
+               {
+                       count++;
+                       if (count == target) {
+                               count = i+1-count;
+                               for (i=0; i<target-1; i++)
+                               {
+                                       ((u8*)reg->start)[count+i]=2;
+                               }
+                               ((u8*)reg->start)[count+target-1]=1;
+                               reg->free -= target;
+                               return reg->start_data+(align*count);
+                       }
+               } else {
+                       count = 0;
+               }
+       }
+       goto look_further; // end condition is once a new region is allocated - it always has enough space
+}
+
 /* This is for debugging purposes. */
-#ifdef TEST
+#ifdef CONFIG_DEBUG_MALLOC
 void print_malloc_map(void)
 {
        void *ptr = hstart;
+       int free_memory = 0;
 
        while (ptr < hend) {
                hdrtype_t hdr = *((hdrtype_t *) ptr);
 
                if (!HAS_MAGIC(hdr)) {
-                       printf("Poisoned magic - we're toast\n");
+                       if (heap_initialized)
+                               printf("Poisoned magic - we're toast\n");
+                       else
+                               printf("No magic yet - going to initialize\n");
                        break;
                }
 
@@ -250,7 +414,15 @@ void print_malloc_map(void)
                       (unsigned int)(ptr - hstart),
                       hdr & FLAG_FREE ? "FREE" : "USED", SIZE(hdr));
 
+               if (hdr & FLAG_FREE)
+                       free_memory += SIZE(hdr);
+
                ptr += HDRSIZE + SIZE(hdr);
        }
+
+       if (free_memory && (minimal_free > free_memory))
+               minimal_free = free_memory;
+       printf("Maximum memory consumption: %d bytes\n",
+               (unsigned int)(&_eheap - &_heap) - HDRSIZE - minimal_free);
 }
 #endif