7ba88cb5a6326cdf71e541677c37e0bba83cdcd4
[platform/upstream/glog.git] / src / base / mutex.h
1 // Copyright (c) 2007, Google Inc.
2 // All rights reserved.
3 // 
4 // Redistribution and use in source and binary forms, with or without
5 // modification, are permitted provided that the following conditions are
6 // met:
7 // 
8 //     * Redistributions of source code must retain the above copyright
9 // notice, this list of conditions and the following disclaimer.
10 //     * Redistributions in binary form must reproduce the above
11 // copyright notice, this list of conditions and the following disclaimer
12 // in the documentation and/or other materials provided with the
13 // distribution.
14 //     * Neither the name of Google Inc. nor the names of its
15 // contributors may be used to endorse or promote products derived from
16 // this software without specific prior written permission.
17 // 
18 // THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
19 // "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
20 // LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR
21 // A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT
22 // OWNER OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
23 // SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT
24 // LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
25 // DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
26 // THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
27 // (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE
28 // OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
29 // 
30 // ---
31 // Author: Craig Silverstein.
32 //
33 // A simple mutex wrapper, supporting locks and read-write locks.
34 // You should assume the locks are *not* re-entrant.
35 //
36 // To use: you should define the following macros in your configure.ac:
37 //   ACX_PTHREAD
38 //   AC_RWLOCK
39 // The latter is defined in ../autoconf.
40 //
41 // This class is meant to be internal-only and should be wrapped by an
42 // internal namespace.  Before you use this module, please give the
43 // name of your internal namespace for this module.  Or, if you want
44 // to expose it, you'll want to move it to the Google namespace.  We
45 // cannot put this class in global namespace because there can be some
46 // problems when we have multiple versions of Mutex in each shared object.
47 //
48 // NOTE: by default, we have #ifdef'ed out the TryLock() method.
49 //       This is for two reasons:
50 // 1) TryLock() under Windows is a bit annoying (it requires a
51 //    #define to be defined very early).
52 // 2) TryLock() is broken for NO_THREADS mode, at least in NDEBUG
53 //    mode.
54 // If you need TryLock(), and either these two caveats are not a
55 // problem for you, or you're willing to work around them, then
56 // feel free to #define GMUTEX_TRYLOCK, or to remove the #ifdefs
57 // in the code below.
58 //
59 // CYGWIN NOTE: Cygwin support for rwlock seems to be buggy:
60 //    http://www.cygwin.com/ml/cygwin/2008-12/msg00017.html
61 // Because of that, we might as well use windows locks for
62 // cygwin.  They seem to be more reliable than the cygwin pthreads layer.
63 //
64 // TRICKY IMPLEMENTATION NOTE:
65 // This class is designed to be safe to use during
66 // dynamic-initialization -- that is, by global constructors that are
67 // run before main() starts.  The issue in this case is that
68 // dynamic-initialization happens in an unpredictable order, and it
69 // could be that someone else's dynamic initializer could call a
70 // function that tries to acquire this mutex -- but that all happens
71 // before this mutex's constructor has run.  (This can happen even if
72 // the mutex and the function that uses the mutex are in the same .cc
73 // file.)  Basically, because Mutex does non-trivial work in its
74 // constructor, it's not, in the naive implementation, safe to use
75 // before dynamic initialization has run on it.
76 //
77 // The solution used here is to pair the actual mutex primitive with a
78 // bool that is set to true when the mutex is dynamically initialized.
79 // (Before that it's false.)  Then we modify all mutex routines to
80 // look at the bool, and not try to lock/unlock until the bool makes
81 // it to true (which happens after the Mutex constructor has run.)
82 //
83 // This works because before main() starts -- particularly, during
84 // dynamic initialization -- there are no threads, so a) it's ok that
85 // the mutex operations are a no-op, since we don't need locking then
86 // anyway; and b) we can be quite confident our bool won't change
87 // state between a call to Lock() and a call to Unlock() (that would
88 // require a global constructor in one translation unit to call Lock()
89 // and another global constructor in another translation unit to call
90 // Unlock() later, which is pretty perverse).
91 //
92 // That said, it's tricky, and can conceivably fail; it's safest to
93 // avoid trying to acquire a mutex in a global constructor, if you
94 // can.  One way it can fail is that a really smart compiler might
95 // initialize the bool to true at static-initialization time (too
96 // early) rather than at dynamic-initialization time.  To discourage
97 // that, we set is_safe_ to true in code (not the constructor
98 // colon-initializer) and set it to true via a function that always
99 // evaluates to true, but that the compiler can't know always
100 // evaluates to true.  This should be good enough.
101
102 #ifndef GOOGLE_MUTEX_H_
103 #define GOOGLE_MUTEX_H_
104
105 #include "config.h"           // to figure out pthreads support
106
107 #if defined(NO_THREADS)
108   typedef int MutexType;      // to keep a lock-count
109 #elif defined(_WIN32) || defined(__CYGWIN32__) || defined(__CYGWIN64__)
110 # define WIN32_LEAN_AND_MEAN  // We only need minimal includes
111 # ifdef GMUTEX_TRYLOCK
112   // We need Windows NT or later for TryEnterCriticalSection().  If you
113   // don't need that functionality, you can remove these _WIN32_WINNT
114   // lines, and change TryLock() to assert(0) or something.
115 #   ifndef _WIN32_WINNT
116 #     define _WIN32_WINNT 0x0400
117 #   endif
118 # endif
119 // To avoid macro definition of ERROR.
120 # define NOGDI
121 // To avoid macro definition of min/max.
122 # define NOMINMAX
123 # include <windows.h>
124   typedef CRITICAL_SECTION MutexType;
125 #elif defined(HAVE_PTHREAD) && defined(HAVE_RWLOCK)
126   // Needed for pthread_rwlock_*.  If it causes problems, you could take it
127   // out, but then you'd have to unset HAVE_RWLOCK (at least on linux -- it
128   // *does* cause problems for FreeBSD, or MacOSX, but isn't needed
129   // for locking there.)
130 # ifdef __linux__
131 #   define _XOPEN_SOURCE 500  // may be needed to get the rwlock calls
132 # endif
133 # include <pthread.h>
134   typedef pthread_rwlock_t MutexType;
135 #elif defined(HAVE_PTHREAD)
136 # include <pthread.h>
137   typedef pthread_mutex_t MutexType;
138 #else
139 # error Need to implement mutex.h for your architecture, or #define NO_THREADS
140 #endif
141
142 // We need to include these header files after defining _XOPEN_SOURCE
143 // as they may define the _XOPEN_SOURCE macro.
144 #include <assert.h>
145 #include <stdlib.h>      // for abort()
146
147 #define MUTEX_NAMESPACE glog_internal_namespace_
148
149 namespace MUTEX_NAMESPACE {
150
151 class Mutex {
152  public:
153   // Create a Mutex that is not held by anybody.  This constructor is
154   // typically used for Mutexes allocated on the heap or the stack.
155   // See below for a recommendation for constructing global Mutex
156   // objects.
157   inline Mutex();
158
159   // Destructor
160   inline ~Mutex();
161
162   inline void Lock();    // Block if needed until free then acquire exclusively
163   inline void Unlock();  // Release a lock acquired via Lock()
164 #ifdef GMUTEX_TRYLOCK
165   inline bool TryLock(); // If free, Lock() and return true, else return false
166 #endif
167   // Note that on systems that don't support read-write locks, these may
168   // be implemented as synonyms to Lock() and Unlock().  So you can use
169   // these for efficiency, but don't use them anyplace where being able
170   // to do shared reads is necessary to avoid deadlock.
171   inline void ReaderLock();   // Block until free or shared then acquire a share
172   inline void ReaderUnlock(); // Release a read share of this Mutex
173   inline void WriterLock() { Lock(); }     // Acquire an exclusive lock
174   inline void WriterUnlock() { Unlock(); } // Release a lock from WriterLock()
175
176   // TODO(hamaji): Do nothing, implement correctly.
177   inline void AssertHeld() {}
178
179  private:
180   MutexType mutex_;
181   // We want to make sure that the compiler sets is_safe_ to true only
182   // when we tell it to, and never makes assumptions is_safe_ is
183   // always true.  volatile is the most reliable way to do that.
184   volatile bool is_safe_;
185
186   inline void SetIsSafe() { is_safe_ = true; }
187
188   // Catch the error of writing Mutex when intending MutexLock.
189   Mutex(Mutex* /*ignored*/) {}
190   // Disallow "evil" constructors
191   Mutex(const Mutex&);
192   void operator=(const Mutex&);
193 };
194
195 // Now the implementation of Mutex for various systems
196 #if defined(NO_THREADS)
197
198 // When we don't have threads, we can be either reading or writing,
199 // but not both.  We can have lots of readers at once (in no-threads
200 // mode, that's most likely to happen in recursive function calls),
201 // but only one writer.  We represent this by having mutex_ be -1 when
202 // writing and a number > 0 when reading (and 0 when no lock is held).
203 //
204 // In debug mode, we assert these invariants, while in non-debug mode
205 // we do nothing, for efficiency.  That's why everything is in an
206 // assert.
207
208 Mutex::Mutex() : mutex_(0) { }
209 Mutex::~Mutex()            { assert(mutex_ == 0); }
210 void Mutex::Lock()         { assert(--mutex_ == -1); }
211 void Mutex::Unlock()       { assert(mutex_++ == -1); }
212 #ifdef GMUTEX_TRYLOCK
213 bool Mutex::TryLock()      { if (mutex_) return false; Lock(); return true; }
214 #endif
215 void Mutex::ReaderLock()   { assert(++mutex_ > 0); }
216 void Mutex::ReaderUnlock() { assert(mutex_-- > 0); }
217
218 #elif defined(_WIN32) || defined(__CYGWIN32__) || defined(__CYGWIN64__)
219
220 Mutex::Mutex()             { InitializeCriticalSection(&mutex_); SetIsSafe(); }
221 Mutex::~Mutex()            { DeleteCriticalSection(&mutex_); }
222 void Mutex::Lock()         { if (is_safe_) EnterCriticalSection(&mutex_); }
223 void Mutex::Unlock()       { if (is_safe_) LeaveCriticalSection(&mutex_); }
224 #ifdef GMUTEX_TRYLOCK
225 bool Mutex::TryLock()      { return is_safe_ ?
226                                  TryEnterCriticalSection(&mutex_) != 0 : true; }
227 #endif
228 void Mutex::ReaderLock()   { Lock(); }      // we don't have read-write locks
229 void Mutex::ReaderUnlock() { Unlock(); }
230
231 #elif defined(HAVE_PTHREAD) && defined(HAVE_RWLOCK)
232
233 #define SAFE_PTHREAD(fncall)  do {   /* run fncall if is_safe_ is true */  \
234   if (is_safe_ && fncall(&mutex_) != 0) abort();                           \
235 } while (0)
236
237 Mutex::Mutex() {
238   SetIsSafe();
239   if (is_safe_ && pthread_rwlock_init(&mutex_, NULL) != 0) abort();
240 }
241 Mutex::~Mutex()            { SAFE_PTHREAD(pthread_rwlock_destroy); }
242 void Mutex::Lock()         { SAFE_PTHREAD(pthread_rwlock_wrlock); }
243 void Mutex::Unlock()       { SAFE_PTHREAD(pthread_rwlock_unlock); }
244 #ifdef GMUTEX_TRYLOCK
245 bool Mutex::TryLock()      { return is_safe_ ?
246                                     pthread_rwlock_trywrlock(&mutex_) == 0 :
247                                     true; }
248 #endif
249 void Mutex::ReaderLock()   { SAFE_PTHREAD(pthread_rwlock_rdlock); }
250 void Mutex::ReaderUnlock() { SAFE_PTHREAD(pthread_rwlock_unlock); }
251 #undef SAFE_PTHREAD
252
253 #elif defined(HAVE_PTHREAD)
254
255 #define SAFE_PTHREAD(fncall)  do {   /* run fncall if is_safe_ is true */  \
256   if (is_safe_ && fncall(&mutex_) != 0) abort();                           \
257 } while (0)
258
259 Mutex::Mutex()             {
260   SetIsSafe();
261   if (is_safe_ && pthread_mutex_init(&mutex_, NULL) != 0) abort();
262 }
263 Mutex::~Mutex()            { SAFE_PTHREAD(pthread_mutex_destroy); }
264 void Mutex::Lock()         { SAFE_PTHREAD(pthread_mutex_lock); }
265 void Mutex::Unlock()       { SAFE_PTHREAD(pthread_mutex_unlock); }
266 #ifdef GMUTEX_TRYLOCK
267 bool Mutex::TryLock()      { return is_safe_ ?
268                                  pthread_mutex_trylock(&mutex_) == 0 : true; }
269 #endif
270 void Mutex::ReaderLock()   { Lock(); }
271 void Mutex::ReaderUnlock() { Unlock(); }
272 #undef SAFE_PTHREAD
273
274 #endif
275
276 // --------------------------------------------------------------------------
277 // Some helper classes
278
279 // MutexLock(mu) acquires mu when constructed and releases it when destroyed.
280 class MutexLock {
281  public:
282   explicit MutexLock(Mutex *mu) : mu_(mu) { mu_->Lock(); }
283   ~MutexLock() { mu_->Unlock(); }
284  private:
285   Mutex * const mu_;
286   // Disallow "evil" constructors
287   MutexLock(const MutexLock&);
288   void operator=(const MutexLock&);
289 };
290
291 // ReaderMutexLock and WriterMutexLock do the same, for rwlocks
292 class ReaderMutexLock {
293  public:
294   explicit ReaderMutexLock(Mutex *mu) : mu_(mu) { mu_->ReaderLock(); }
295   ~ReaderMutexLock() { mu_->ReaderUnlock(); }
296  private:
297   Mutex * const mu_;
298   // Disallow "evil" constructors
299   ReaderMutexLock(const ReaderMutexLock&);
300   void operator=(const ReaderMutexLock&);
301 };
302
303 class WriterMutexLock {
304  public:
305   explicit WriterMutexLock(Mutex *mu) : mu_(mu) { mu_->WriterLock(); }
306   ~WriterMutexLock() { mu_->WriterUnlock(); }
307  private:
308   Mutex * const mu_;
309   // Disallow "evil" constructors
310   WriterMutexLock(const WriterMutexLock&);
311   void operator=(const WriterMutexLock&);
312 };
313
314 // Catch bug where variable name is omitted, e.g. MutexLock (&mu);
315 #define MutexLock(x) COMPILE_ASSERT(0, mutex_lock_decl_missing_var_name)
316 #define ReaderMutexLock(x) COMPILE_ASSERT(0, rmutex_lock_decl_missing_var_name)
317 #define WriterMutexLock(x) COMPILE_ASSERT(0, wmutex_lock_decl_missing_var_name)
318
319 }  // namespace MUTEX_NAMESPACE
320
321 using namespace MUTEX_NAMESPACE;
322
323 #undef MUTEX_NAMESPACE
324
325 #endif  /* #define GOOGLE_MUTEX_H__ */