]> Cypherpunks.ru repositories - gostls13.git/blobdiff - src/runtime/mbitmap.go
cmd/compile,runtime: dedup writeBarrier needed
[gostls13.git] / src / runtime / mbitmap.go
index 937968807b0eadd44688b6c3d398eb342e1ab50f..2bcf454797fbc57b870e2bb4a2b3a889dcf3d631 100644 (file)
 //
 // Heap bitmap
 //
-// The heap bitmap comprises 2 bits for each pointer-sized word in the heap,
-// stored in the heapArena metadata backing each heap arena.
-// That is, if ha is the heapArena for the arena starting a start,
-// then ha.bitmap[0] holds the 2-bit entries for the four words start
-// through start+3*ptrSize, ha.bitmap[1] holds the entries for
-// start+4*ptrSize through start+7*ptrSize, and so on.
+// The heap bitmap comprises 1 bit for each pointer-sized word in the heap,
+// recording whether a pointer is stored in that word or not. This bitmap
+// is stored in the heapArena metadata backing each heap arena.
+// That is, if ha is the heapArena for the arena starting at "start",
+// then ha.bitmap[0] holds the 64 bits for the 64 words "start"
+// through start+63*ptrSize, ha.bitmap[1] holds the entries for
+// start+64*ptrSize through start+127*ptrSize, and so on.
+// Bits correspond to words in little-endian order. ha.bitmap[0]&1 represents
+// the word at "start", ha.bitmap[0]>>1&1 represents the word at start+8, etc.
+// (For 32-bit platforms, s/64/32/.)
 //
-// In each 2-bit entry, the lower bit is a pointer/scalar bit, just
-// like in the stack/data bitmaps described above. The upper bit
-// indicates scan/dead: a "1" value ("scan") indicates that there may
-// be pointers in later words of the allocation, and a "0" value
-// ("dead") indicates there are no more pointers in the allocation. If
-// the upper bit is 0, the lower bit must also be 0, and this
-// indicates scanning can ignore the rest of the allocation.
+// We also keep a noMorePtrs bitmap which allows us to stop scanning
+// the heap bitmap early in certain situations. If ha.noMorePtrs[i]>>j&1
+// is 1, then the object containing the last word described by ha.bitmap[8*i+j]
+// has no more pointers beyond those described by ha.bitmap[8*i+j].
+// If ha.noMorePtrs[i]>>j&1 is set, the entries in ha.bitmap[8*i+j+1] and
+// beyond must all be zero until the start of the next object.
 //
-// The 2-bit entries are split when written into the byte, so that the top half
-// of the byte contains 4 high (scan) bits and the bottom half contains 4 low
-// (pointer) bits. This form allows a copy from the 1-bit to the 4-bit form to
-// keep the pointer bits contiguous, instead of having to space them out.
+// The bitmap for noscan spans is set to all zero at span allocation time.
 //
-// The code makes use of the fact that the zero value for a heap
-// bitmap means scalar/dead. This property must be preserved when
-// modifying the encoding.
-//
-// The bitmap for noscan spans is not maintained. Code must ensure
-// that an object is scannable before consulting its bitmap by
-// checking either the noscan bit in the span or by consulting its
-// type's information.
+// The bitmap for unallocated objects in scannable spans is not maintained
+// (can be junk).
 
 package runtime
 
@@ -52,19 +46,29 @@ import (
        "unsafe"
 )
 
-const (
-       bitPointer = 1 << 0
-       bitScan    = 1 << 4
-
-       heapBitsShift      = 1     // shift offset between successive bitPointer or bitScan entries
-       wordsPerBitmapByte = 8 / 2 // heap words described by one bitmap byte
-
-       // all scan/pointer bits in a byte
-       bitScanAll    = bitScan | bitScan<<heapBitsShift | bitScan<<(2*heapBitsShift) | bitScan<<(3*heapBitsShift)
-       bitPointerAll = bitPointer | bitPointer<<heapBitsShift | bitPointer<<(2*heapBitsShift) | bitPointer<<(3*heapBitsShift)
-)
+// heapArenaPtrScalar contains the per-heapArena pointer/scalar metadata for the GC.
+type heapArenaPtrScalar struct {
+       // bitmap stores the pointer/scalar bitmap for the words in
+       // this arena. See mbitmap.go for a description.
+       // This array uses 1 bit per word of heap, or 1.6% of the heap size (for 64-bit).
+       bitmap [heapArenaBitmapWords]uintptr
+
+       // If the ith bit of noMorePtrs is true, then there are no more
+       // pointers for the object containing the word described by the
+       // high bit of bitmap[i].
+       // In that case, bitmap[i+1], ... must be zero until the start
+       // of the next object.
+       // We never operate on these entries using bit-parallel techniques,
+       // so it is ok if they are small. Also, they can't be bigger than
+       // uint16 because at that size a single noMorePtrs entry
+       // represents 8K of memory, the minimum size of a span. Any larger
+       // and we'd have to worry about concurrent updates.
+       // This array uses 1 bit per word of bitmap, or .024% of the heap size (for 64-bit).
+       noMorePtrs [heapArenaBitmapWords / 8]uint8
+}
 
 // addb returns the byte pointer p+n.
+//
 //go:nowritebarrier
 //go:nosplit
 func addb(p *byte, n uintptr) *byte {
@@ -75,6 +79,7 @@ func addb(p *byte, n uintptr) *byte {
 }
 
 // subtractb returns the byte pointer p-n.
+//
 //go:nowritebarrier
 //go:nosplit
 func subtractb(p *byte, n uintptr) *byte {
@@ -85,6 +90,7 @@ func subtractb(p *byte, n uintptr) *byte {
 }
 
 // add1 returns the byte pointer p+1.
+//
 //go:nowritebarrier
 //go:nosplit
 func add1(p *byte) *byte {
@@ -95,9 +101,10 @@ func add1(p *byte) *byte {
 }
 
 // subtract1 returns the byte pointer p-1.
-//go:nowritebarrier
 //
 // nosplit because it is used during write barriers and must not be preempted.
+//
+//go:nowritebarrier
 //go:nosplit
 func subtract1(p *byte) *byte {
        // Note: wrote out full expression instead of calling subtractb(p, 1)
@@ -106,21 +113,6 @@ func subtract1(p *byte) *byte {
        return (*byte)(unsafe.Pointer(uintptr(unsafe.Pointer(p)) - 1))
 }
 
-// heapBits provides access to the bitmap bits for a single heap word.
-// The methods on heapBits take value receivers so that the compiler
-// can more easily inline calls to those methods and registerize the
-// struct fields independently.
-type heapBits struct {
-       bitp  *uint8
-       shift uint32
-       arena uint32 // Index of heap arena containing bitp
-       last  *uint8 // Last byte arena's bitmap
-}
-
-// Make the compiler check that heapBits.arena is large enough to hold
-// the maximum arena frame number.
-var _ = heapBits{arena: (1<<heapAddrBits)/heapArenaBytes - 1}
-
 // markBits provides access to the mark bit for an object in the heap.
 // bytep points to the byte holding the mark bit.
 // mask is a byte with a single bit set that can be &ed with *bytep
@@ -146,8 +138,8 @@ func (s *mspan) allocBitsForIndex(allocBitIndex uintptr) markBits {
 // and negates them so that ctz (count trailing zeros) instructions
 // can be used. It then places these 8 bytes into the cached 64 bit
 // s.allocCache.
-func (s *mspan) refillAllocCache(whichByte uintptr) {
-       bytes := (*[8]uint8)(unsafe.Pointer(s.allocBits.bytep(whichByte)))
+func (s *mspan) refillAllocCache(whichByte uint16) {
+       bytes := (*[8]uint8)(unsafe.Pointer(s.allocBits.bytep(uintptr(whichByte))))
        aCache := uint64(0)
        aCache |= uint64(bytes[0])
        aCache |= uint64(bytes[1]) << (1 * 8)
@@ -164,7 +156,7 @@ func (s *mspan) refillAllocCache(whichByte uintptr) {
 // or after s.freeindex.
 // There are hardware instructions that can be used to make this
 // faster if profiling warrants it.
-func (s *mspan) nextFreeIndex() uintptr {
+func (s *mspan) nextFreeIndex() uint16 {
        sfreeindex := s.freeindex
        snelems := s.nelems
        if sfreeindex == snelems {
@@ -176,7 +168,7 @@ func (s *mspan) nextFreeIndex() uintptr {
 
        aCache := s.allocCache
 
-       bitIndex := sys.Ctz64(aCache)
+       bitIndex := sys.TrailingZeros64(aCache)
        for bitIndex == 64 {
                // Move index to start of next cached bits.
                sfreeindex = (sfreeindex + 64) &^ (64 - 1)
@@ -188,11 +180,11 @@ func (s *mspan) nextFreeIndex() uintptr {
                // Refill s.allocCache with the next 64 alloc bits.
                s.refillAllocCache(whichByte)
                aCache = s.allocCache
-               bitIndex = sys.Ctz64(aCache)
+               bitIndex = sys.TrailingZeros64(aCache)
                // nothing available in cached bits
                // grab the next 8 bytes and try again.
        }
-       result := sfreeindex + uintptr(bitIndex)
+       result := sfreeindex + uint16(bitIndex)
        if result >= snelems {
                s.freeindex = snelems
                return snelems
@@ -220,7 +212,7 @@ func (s *mspan) nextFreeIndex() uintptr {
 // been no preemption points since ensuring this (which could allow a
 // GC transition, which would allow the state to change).
 func (s *mspan) isFree(index uintptr) bool {
-       if index < s.freeindex {
+       if index < uintptr(s.freeIndexForScan) {
                return false
        }
        bytep, mask := s.allocBits.bitp(index)
@@ -231,6 +223,10 @@ func (s *mspan) isFree(index uintptr) bool {
 // n must be within [0, s.npages*_PageSize),
 // or may be exactly s.npages*_PageSize
 // if s.elemsize is from sizeclasses.go.
+//
+// nosplit, because it is called by objIndex, which is nosplit
+//
+//go:nosplit
 func (s *mspan) divideByElemSize(n uintptr) uintptr {
        const doubleCheck = false
 
@@ -244,6 +240,9 @@ func (s *mspan) divideByElemSize(n uintptr) uintptr {
        return q
 }
 
+// nosplit, because it is called by other nosplit code like findObject
+//
+//go:nosplit
 func (s *mspan) objIndex(p uintptr) uintptr {
        return s.divideByElemSize(p - s.base())
 }
@@ -260,7 +259,7 @@ func (s *mspan) markBitsForIndex(objIndex uintptr) markBits {
 }
 
 func (s *mspan) markBitsForBase() markBits {
-       return markBits{(*uint8)(s.gcmarkBits), uint8(1), 0}
+       return markBits{&s.gcmarkBits.x, uint8(1), 0}
 }
 
 // isMarked reports whether mark bit m is set.
@@ -309,31 +308,6 @@ func (m *markBits) advance() {
        m.index++
 }
 
-// heapBitsForAddr returns the heapBits for the address addr.
-// The caller must ensure addr is in an allocated span.
-// In particular, be careful not to point past the end of an object.
-//
-// nosplit because it is used during write barriers and must not be preempted.
-//go:nosplit
-func heapBitsForAddr(addr uintptr) (h heapBits) {
-       // 2 bits per word, 4 pairs per byte, and a mask is hard coded.
-       arena := arenaIndex(addr)
-       ha := mheap_.arenas[arena.l1()][arena.l2()]
-       // The compiler uses a load for nil checking ha, but in this
-       // case we'll almost never hit that cache line again, so it
-       // makes more sense to do a value check.
-       if ha == nil {
-               // addr is not in the heap. Return nil heapBits, which
-               // we expect to crash in the caller.
-               return
-       }
-       h.bitp = &ha.bitmap[(addr/(goarch.PtrSize*4))%heapArenaBitmapBytes]
-       h.shift = uint32((addr / goarch.PtrSize) & 3)
-       h.arena = uint32(arena)
-       h.last = &ha.bitmap[len(ha.bitmap)-1]
-       return
-}
-
 // clobberdeadPtr is a special value that is used by the compiler to
 // clobber dead stack slots, when -clobberdead flag is set.
 const clobberdeadPtr = uintptr(0xdeaddead | 0xdeaddead<<((^uintptr(0)>>63)*32))
@@ -381,6 +355,7 @@ func badPointer(s *mspan, p, refBase, refOff uintptr) {
 //
 // It is nosplit so it is safe for p to be a pointer to the current goroutine's stack.
 // Since p is a uintptr, it would not be adjusted if the stack were to move.
+//
 //go:nosplit
 func findObject(p, refBase, refOff uintptr) (base uintptr, s *mspan, objIndex uintptr) {
        s = spanOf(p)
@@ -417,7 +392,8 @@ func findObject(p, refBase, refOff uintptr) (base uintptr, s *mspan, objIndex ui
        return
 }
 
-// verifyNotInHeapPtr reports whether converting the not-in-heap pointer into a unsafe.Pointer is ok.
+// reflect_verifyNotInHeapPtr reports whether converting the not-in-heap pointer into a unsafe.Pointer is ok.
+//
 //go:linkname reflect_verifyNotInHeapPtr reflect.verifyNotInHeapPtr
 func reflect_verifyNotInHeapPtr(p uintptr) bool {
        // Conversion to a pointer is ok as long as findObject above does not call badPointer.
@@ -426,117 +402,134 @@ func reflect_verifyNotInHeapPtr(p uintptr) bool {
        return spanOf(p) == nil && p != clobberdeadPtr
 }
 
-// next returns the heapBits describing the next pointer-sized word in memory.
-// That is, if h describes address p, h.next() describes p+ptrSize.
-// Note that next does not modify h. The caller must record the result.
-//
-// nosplit because it is used during write barriers and must not be preempted.
-//go:nosplit
-func (h heapBits) next() heapBits {
-       if h.shift < 3*heapBitsShift {
-               h.shift += heapBitsShift
-       } else if h.bitp != h.last {
-               h.bitp, h.shift = add1(h.bitp), 0
-       } else {
-               // Move to the next arena.
-               return h.nextArena()
-       }
-       return h
+const ptrBits = 8 * goarch.PtrSize
+
+// heapBits provides access to the bitmap bits for a single heap word.
+// The methods on heapBits take value receivers so that the compiler
+// can more easily inline calls to those methods and registerize the
+// struct fields independently.
+type heapBits struct {
+       // heapBits will report on pointers in the range [addr,addr+size).
+       // The low bit of mask contains the pointerness of the word at addr
+       // (assuming valid>0).
+       addr, size uintptr
+
+       // The next few pointer bits representing words starting at addr.
+       // Those bits already returned by next() are zeroed.
+       mask uintptr
+       // Number of bits in mask that are valid. mask is always less than 1<<valid.
+       valid uintptr
 }
 
-// nextArena advances h to the beginning of the next heap arena.
+// heapBitsForAddr returns the heapBits for the address addr.
+// The caller must ensure [addr,addr+size) is in an allocated span.
+// In particular, be careful not to point past the end of an object.
 //
-// This is a slow-path helper to next. gc's inliner knows that
-// heapBits.next can be inlined even though it calls this. This is
-// marked noinline so it doesn't get inlined into next and cause next
-// to be too big to inline.
+// nosplit because it is used during write barriers and must not be preempted.
 //
 //go:nosplit
-//go:noinline
-func (h heapBits) nextArena() heapBits {
-       h.arena++
-       ai := arenaIdx(h.arena)
-       l2 := mheap_.arenas[ai.l1()]
-       if l2 == nil {
-               // We just passed the end of the object, which
-               // was also the end of the heap. Poison h. It
-               // should never be dereferenced at this point.
-               return heapBits{}
-       }
-       ha := l2[ai.l2()]
-       if ha == nil {
-               return heapBits{}
-       }
-       h.bitp, h.shift = &ha.bitmap[0], 0
-       h.last = &ha.bitmap[len(ha.bitmap)-1]
-       return h
-}
-
-// forward returns the heapBits describing n pointer-sized words ahead of h in memory.
-// That is, if h describes address p, h.forward(n) describes p+n*ptrSize.
-// h.forward(1) is equivalent to h.next(), just slower.
-// Note that forward does not modify h. The caller must record the result.
-// bits returns the heap bits for the current word.
-//go:nosplit
-func (h heapBits) forward(n uintptr) heapBits {
-       n += uintptr(h.shift) / heapBitsShift
-       nbitp := uintptr(unsafe.Pointer(h.bitp)) + n/4
-       h.shift = uint32(n%4) * heapBitsShift
-       if nbitp <= uintptr(unsafe.Pointer(h.last)) {
-               h.bitp = (*uint8)(unsafe.Pointer(nbitp))
-               return h
-       }
-
-       // We're in a new heap arena.
-       past := nbitp - (uintptr(unsafe.Pointer(h.last)) + 1)
-       h.arena += 1 + uint32(past/heapArenaBitmapBytes)
-       ai := arenaIdx(h.arena)
-       if l2 := mheap_.arenas[ai.l1()]; l2 != nil && l2[ai.l2()] != nil {
-               a := l2[ai.l2()]
-               h.bitp = &a.bitmap[past%heapArenaBitmapBytes]
-               h.last = &a.bitmap[len(a.bitmap)-1]
+func heapBitsForAddr(addr, size uintptr) heapBits {
+       // Find arena
+       ai := arenaIndex(addr)
+       ha := mheap_.arenas[ai.l1()][ai.l2()]
+
+       // Word index in arena.
+       word := addr / goarch.PtrSize % heapArenaWords
+
+       // Word index and bit offset in bitmap array.
+       idx := word / ptrBits
+       off := word % ptrBits
+
+       // Grab relevant bits of bitmap.
+       mask := ha.bitmap[idx] >> off
+       valid := ptrBits - off
+
+       // Process depending on where the object ends.
+       nptr := size / goarch.PtrSize
+       if nptr < valid {
+               // Bits for this object end before the end of this bitmap word.
+               // Squash bits for the following objects.
+               mask &= 1<<(nptr&(ptrBits-1)) - 1
+               valid = nptr
+       } else if nptr == valid {
+               // Bits for this object end at exactly the end of this bitmap word.
+               // All good.
        } else {
-               h.bitp, h.last = nil, nil
+               // Bits for this object extend into the next bitmap word. See if there
+               // may be any pointers recorded there.
+               if uintptr(ha.noMorePtrs[idx/8])>>(idx%8)&1 != 0 {
+                       // No more pointers in this object after this bitmap word.
+                       // Update size so we know not to look there.
+                       size = valid * goarch.PtrSize
+               }
        }
-       return h
-}
 
-// forwardOrBoundary is like forward, but stops at boundaries between
-// contiguous sections of the bitmap. It returns the number of words
-// advanced over, which will be <= n.
-func (h heapBits) forwardOrBoundary(n uintptr) (heapBits, uintptr) {
-       maxn := 4 * ((uintptr(unsafe.Pointer(h.last)) + 1) - uintptr(unsafe.Pointer(h.bitp)))
-       if n > maxn {
-               n = maxn
-       }
-       return h.forward(n), n
+       return heapBits{addr: addr, size: size, mask: mask, valid: valid}
 }
 
-// The caller can test morePointers and isPointer by &-ing with bitScan and bitPointer.
-// The result includes in its higher bits the bits for subsequent words
-// described by the same bitmap byte.
+// Returns the (absolute) address of the next known pointer and
+// a heapBits iterator representing any remaining pointers.
+// If there are no more pointers, returns address 0.
+// Note that next does not modify h. The caller must record the result.
 //
 // nosplit because it is used during write barriers and must not be preempted.
+//
 //go:nosplit
-func (h heapBits) bits() uint32 {
-       // The (shift & 31) eliminates a test and conditional branch
-       // from the generated code.
-       return uint32(*h.bitp) >> (h.shift & 31)
-}
+func (h heapBits) next() (heapBits, uintptr) {
+       for {
+               if h.mask != 0 {
+                       var i int
+                       if goarch.PtrSize == 8 {
+                               i = sys.TrailingZeros64(uint64(h.mask))
+                       } else {
+                               i = sys.TrailingZeros32(uint32(h.mask))
+                       }
+                       h.mask ^= uintptr(1) << (i & (ptrBits - 1))
+                       return h, h.addr + uintptr(i)*goarch.PtrSize
+               }
+
+               // Skip words that we've already processed.
+               h.addr += h.valid * goarch.PtrSize
+               h.size -= h.valid * goarch.PtrSize
+               if h.size == 0 {
+                       return h, 0 // no more pointers
+               }
 
-// morePointers reports whether this word and all remaining words in this object
-// are scalars.
-// h must not describe the second word of the object.
-func (h heapBits) morePointers() bool {
-       return h.bits()&bitScan != 0
+               // Grab more bits and try again.
+               h = heapBitsForAddr(h.addr, h.size)
+       }
 }
 
-// isPointer reports whether the heap bits describe a pointer word.
+// nextFast is like next, but can return 0 even when there are more pointers
+// to be found. Callers should call next if nextFast returns 0 as its second
+// return value.
+//
+//     if addr, h = h.nextFast(); addr == 0 {
+//         if addr, h = h.next(); addr == 0 {
+//             ... no more pointers ...
+//         }
+//     }
+//     ... process pointer at addr ...
+//
+// nextFast is designed to be inlineable.
 //
-// nosplit because it is used during write barriers and must not be preempted.
 //go:nosplit
-func (h heapBits) isPointer() bool {
-       return h.bits()&bitPointer != 0
+func (h heapBits) nextFast() (heapBits, uintptr) {
+       // TESTQ/JEQ
+       if h.mask == 0 {
+               return h, 0
+       }
+       // BSFQ
+       var i int
+       if goarch.PtrSize == 8 {
+               i = sys.TrailingZeros64(uint64(h.mask))
+       } else {
+               i = sys.TrailingZeros32(uint32(h.mask))
+       }
+       // BTCQ
+       h.mask ^= uintptr(1) << (i & (ptrBits - 1))
+       // LEAQ (XX)(XX*8)
+       return h, h.addr + uintptr(i)*goarch.PtrSize
 }
 
 // bulkBarrierPreWrite executes a write barrier
@@ -561,16 +554,16 @@ func (h heapBits) isPointer() bool {
 // The pointer bitmap is not maintained for allocations containing
 // no pointers at all; any caller of bulkBarrierPreWrite must first
 // make sure the underlying allocation contains pointers, usually
-// by checking typ.ptrdata.
+// by checking typ.PtrBytes.
 //
-// Callers must perform cgo checks if writeBarrier.cgo.
+// Callers must perform cgo checks if goexperiment.CgoCheck2.
 //
 //go:nosplit
 func bulkBarrierPreWrite(dst, src, size uintptr) {
        if (dst|src|size)&(goarch.PtrSize-1) != 0 {
                throw("bulkBarrierPreWrite: unaligned arguments")
        }
-       if !writeBarrier.needed {
+       if !writeBarrier.enabled {
                return
        }
        if s := spanOf(dst); s == nil {
@@ -600,27 +593,28 @@ func bulkBarrierPreWrite(dst, src, size uintptr) {
        }
 
        buf := &getg().m.p.ptr().wbBuf
-       h := heapBitsForAddr(dst)
+       h := heapBitsForAddr(dst, size)
        if src == 0 {
-               for i := uintptr(0); i < size; i += goarch.PtrSize {
-                       if h.isPointer() {
-                               dstx := (*uintptr)(unsafe.Pointer(dst + i))
-                               if !buf.putFast(*dstx, 0) {
-                                       wbBufFlush(nil, 0)
-                               }
+               for {
+                       var addr uintptr
+                       if h, addr = h.next(); addr == 0 {
+                               break
                        }
-                       h = h.next()
+                       dstx := (*uintptr)(unsafe.Pointer(addr))
+                       p := buf.get1()
+                       p[0] = *dstx
                }
        } else {
-               for i := uintptr(0); i < size; i += goarch.PtrSize {
-                       if h.isPointer() {
-                               dstx := (*uintptr)(unsafe.Pointer(dst + i))
-                               srcx := (*uintptr)(unsafe.Pointer(src + i))
-                               if !buf.putFast(*dstx, *srcx) {
-                                       wbBufFlush(nil, 0)
-                               }
+               for {
+                       var addr uintptr
+                       if h, addr = h.next(); addr == 0 {
+                               break
                        }
-                       h = h.next()
+                       dstx := (*uintptr)(unsafe.Pointer(addr))
+                       srcx := (*uintptr)(unsafe.Pointer(src + (addr - dst)))
+                       p := buf.get2()
+                       p[0] = *dstx
+                       p[1] = *srcx
                }
        }
 }
@@ -633,24 +627,25 @@ func bulkBarrierPreWrite(dst, src, size uintptr) {
 //
 // This is used for special cases where e.g. dst was just
 // created and zeroed with malloc.
+//
 //go:nosplit
 func bulkBarrierPreWriteSrcOnly(dst, src, size uintptr) {
        if (dst|src|size)&(goarch.PtrSize-1) != 0 {
                throw("bulkBarrierPreWrite: unaligned arguments")
        }
-       if !writeBarrier.needed {
+       if !writeBarrier.enabled {
                return
        }
        buf := &getg().m.p.ptr().wbBuf
-       h := heapBitsForAddr(dst)
-       for i := uintptr(0); i < size; i += goarch.PtrSize {
-               if h.isPointer() {
-                       srcx := (*uintptr)(unsafe.Pointer(src + i))
-                       if !buf.putFast(0, *srcx) {
-                               wbBufFlush(nil, 0)
-                       }
+       h := heapBitsForAddr(dst, size)
+       for {
+               var addr uintptr
+               if h, addr = h.next(); addr == 0 {
+                       break
                }
-               h = h.next()
+               srcx := (*uintptr)(unsafe.Pointer(addr - dst + src))
+               p := buf.get1()
+               p[0] = *srcx
        }
 }
 
@@ -681,14 +676,13 @@ func bulkBarrierBitmap(dst, src, size, maskOffset uintptr, bits *uint8) {
                if *bits&mask != 0 {
                        dstx := (*uintptr)(unsafe.Pointer(dst + i))
                        if src == 0 {
-                               if !buf.putFast(*dstx, 0) {
-                                       wbBufFlush(nil, 0)
-                               }
+                               p := buf.get1()
+                               p[0] = *dstx
                        } else {
                                srcx := (*uintptr)(unsafe.Pointer(src + i))
-                               if !buf.putFast(*dstx, *srcx) {
-                                       wbBufFlush(nil, 0)
-                               }
+                               p := buf.get2()
+                               p[0] = *dstx
+                               p[1] = *srcx
                        }
                }
                mask <<= 1
@@ -709,28 +703,28 @@ func bulkBarrierBitmap(dst, src, size, maskOffset uintptr, bits *uint8) {
 // Must not be preempted because it typically runs right before memmove,
 // and the GC must observe them as an atomic action.
 //
-// Callers must perform cgo checks if writeBarrier.cgo.
+// Callers must perform cgo checks if goexperiment.CgoCheck2.
 //
 //go:nosplit
 func typeBitsBulkBarrier(typ *_type, dst, src, size uintptr) {
        if typ == nil {
                throw("runtime: typeBitsBulkBarrier without type")
        }
-       if typ.size != size {
-               println("runtime: typeBitsBulkBarrier with type ", typ.string(), " of size ", typ.size, " but memory size", size)
+       if typ.Size_ != size {
+               println("runtime: typeBitsBulkBarrier with type ", toRType(typ).string(), " of size ", typ.Size_, " but memory size", size)
                throw("runtime: invalid typeBitsBulkBarrier")
        }
-       if typ.kind&kindGCProg != 0 {
-               println("runtime: typeBitsBulkBarrier with type ", typ.string(), " with GC prog")
+       if typ.Kind_&kindGCProg != 0 {
+               println("runtime: typeBitsBulkBarrier with type ", toRType(typ).string(), " with GC prog")
                throw("runtime: invalid typeBitsBulkBarrier")
        }
-       if !writeBarrier.needed {
+       if !writeBarrier.enabled {
                return
        }
-       ptrmask := typ.gcdata
+       ptrmask := typ.GCData
        buf := &getg().m.p.ptr().wbBuf
        var bits uint32
-       for i := uintptr(0); i < typ.ptrdata; i += goarch.PtrSize {
+       for i := uintptr(0); i < typ.PtrBytes; i += goarch.PtrSize {
                if i&(goarch.PtrSize*8-1) == 0 {
                        bits = uint32(*ptrmask)
                        ptrmask = addb(ptrmask, 1)
@@ -740,57 +734,45 @@ func typeBitsBulkBarrier(typ *_type, dst, src, size uintptr) {
                if bits&1 != 0 {
                        dstx := (*uintptr)(unsafe.Pointer(dst + i))
                        srcx := (*uintptr)(unsafe.Pointer(src + i))
-                       if !buf.putFast(*dstx, *srcx) {
-                               wbBufFlush(nil, 0)
-                       }
+                       p := buf.get2()
+                       p[0] = *dstx
+                       p[1] = *srcx
                }
        }
 }
 
-// The methods operating on spans all require that h has been returned
-// by heapBitsForSpan and that size, n, total are the span layout description
-// returned by the mspan's layout method.
-// If total > size*n, it means that there is extra leftover memory in the span,
-// usually due to rounding.
-//
-// TODO(rsc): Perhaps introduce a different heapBitsSpan type.
-
-// initSpan initializes the heap bitmap for a span.
-// If this is a span of pointer-sized objects, it initializes all
-// words to pointer/scan.
-// Otherwise, it initializes all words to scalar/dead.
-func (h heapBits) initSpan(s *mspan) {
-       // Clear bits corresponding to objects.
-       nw := (s.npages << _PageShift) / goarch.PtrSize
-       if nw%wordsPerBitmapByte != 0 {
-               throw("initSpan: unaligned length")
-       }
-       if h.shift != 0 {
-               throw("initSpan: unaligned base")
+// initHeapBits initializes the heap bitmap for a span.
+// If this is a span of single pointer allocations, it initializes all
+// words to pointer. If force is true, clears all bits.
+func (s *mspan) initHeapBits(forceClear bool) {
+       if forceClear || s.spanclass.noscan() {
+               // Set all the pointer bits to zero. We do this once
+               // when the span is allocated so we don't have to do it
+               // for each object allocation.
+               base := s.base()
+               size := s.npages * pageSize
+               h := writeHeapBitsForAddr(base)
+               h.flush(base, size)
+               return
        }
        isPtrs := goarch.PtrSize == 8 && s.elemsize == goarch.PtrSize
-       for nw > 0 {
-               hNext, anw := h.forwardOrBoundary(nw)
-               nbyte := anw / wordsPerBitmapByte
-               if isPtrs {
-                       bitp := h.bitp
-                       for i := uintptr(0); i < nbyte; i++ {
-                               *bitp = bitPointerAll | bitScanAll
-                               bitp = add1(bitp)
-                       }
-               } else {
-                       memclrNoHeapPointers(unsafe.Pointer(h.bitp), nbyte)
-               }
-               h = hNext
-               nw -= anw
+       if !isPtrs {
+               return // nothing to do
+       }
+       h := writeHeapBitsForAddr(s.base())
+       size := s.npages * pageSize
+       nptrs := size / goarch.PtrSize
+       for i := uintptr(0); i < nptrs; i += ptrBits {
+               h = h.write(^uintptr(0), ptrBits)
        }
+       h.flush(s.base(), size)
 }
 
 // countAlloc returns the number of objects allocated in span s by
 // scanning the allocation bitmap.
 func (s *mspan) countAlloc() int {
        count := 0
-       bytes := divRoundUp(s.nelems, 8)
+       bytes := divRoundUp(uintptr(s.nelems), 8)
        // Iterate over each 8-byte chunk and count allocations
        // with an intrinsic. Note that newMarkBits guarantees that
        // gcmarkBits will be 8-byte aligned, so we don't have to
@@ -806,9 +788,162 @@ func (s *mspan) countAlloc() int {
        return count
 }
 
+type writeHeapBits struct {
+       addr  uintptr // address that the low bit of mask represents the pointer state of.
+       mask  uintptr // some pointer bits starting at the address addr.
+       valid uintptr // number of bits in buf that are valid (including low)
+       low   uintptr // number of low-order bits to not overwrite
+}
+
+func writeHeapBitsForAddr(addr uintptr) (h writeHeapBits) {
+       // We start writing bits maybe in the middle of a heap bitmap word.
+       // Remember how many bits into the word we started, so we can be sure
+       // not to overwrite the previous bits.
+       h.low = addr / goarch.PtrSize % ptrBits
+
+       // round down to heap word that starts the bitmap word.
+       h.addr = addr - h.low*goarch.PtrSize
+
+       // We don't have any bits yet.
+       h.mask = 0
+       h.valid = h.low
+
+       return
+}
+
+// write appends the pointerness of the next valid pointer slots
+// using the low valid bits of bits. 1=pointer, 0=scalar.
+func (h writeHeapBits) write(bits, valid uintptr) writeHeapBits {
+       if h.valid+valid <= ptrBits {
+               // Fast path - just accumulate the bits.
+               h.mask |= bits << h.valid
+               h.valid += valid
+               return h
+       }
+       // Too many bits to fit in this word. Write the current word
+       // out and move on to the next word.
+
+       data := h.mask | bits<<h.valid       // mask for this word
+       h.mask = bits >> (ptrBits - h.valid) // leftover for next word
+       h.valid += valid - ptrBits           // have h.valid+valid bits, writing ptrBits of them
+
+       // Flush mask to the memory bitmap.
+       // TODO: figure out how to cache arena lookup.
+       ai := arenaIndex(h.addr)
+       ha := mheap_.arenas[ai.l1()][ai.l2()]
+       idx := h.addr / (ptrBits * goarch.PtrSize) % heapArenaBitmapWords
+       m := uintptr(1)<<h.low - 1
+       ha.bitmap[idx] = ha.bitmap[idx]&m | data
+       // Note: no synchronization required for this write because
+       // the allocator has exclusive access to the page, and the bitmap
+       // entries are all for a single page. Also, visibility of these
+       // writes is guaranteed by the publication barrier in mallocgc.
+
+       // Clear noMorePtrs bit, since we're going to be writing bits
+       // into the following word.
+       ha.noMorePtrs[idx/8] &^= uint8(1) << (idx % 8)
+       // Note: same as above
+
+       // Move to next word of bitmap.
+       h.addr += ptrBits * goarch.PtrSize
+       h.low = 0
+       return h
+}
+
+// Add padding of size bytes.
+func (h writeHeapBits) pad(size uintptr) writeHeapBits {
+       if size == 0 {
+               return h
+       }
+       words := size / goarch.PtrSize
+       for words > ptrBits {
+               h = h.write(0, ptrBits)
+               words -= ptrBits
+       }
+       return h.write(0, words)
+}
+
+// Flush the bits that have been written, and add zeros as needed
+// to cover the full object [addr, addr+size).
+func (h writeHeapBits) flush(addr, size uintptr) {
+       // zeros counts the number of bits needed to represent the object minus the
+       // number of bits we've already written. This is the number of 0 bits
+       // that need to be added.
+       zeros := (addr+size-h.addr)/goarch.PtrSize - h.valid
+
+       // Add zero bits up to the bitmap word boundary
+       if zeros > 0 {
+               z := ptrBits - h.valid
+               if z > zeros {
+                       z = zeros
+               }
+               h.valid += z
+               zeros -= z
+       }
+
+       // Find word in bitmap that we're going to write.
+       ai := arenaIndex(h.addr)
+       ha := mheap_.arenas[ai.l1()][ai.l2()]
+       idx := h.addr / (ptrBits * goarch.PtrSize) % heapArenaBitmapWords
+
+       // Write remaining bits.
+       if h.valid != h.low {
+               m := uintptr(1)<<h.low - 1      // don't clear existing bits below "low"
+               m |= ^(uintptr(1)<<h.valid - 1) // don't clear existing bits above "valid"
+               ha.bitmap[idx] = ha.bitmap[idx]&m | h.mask
+       }
+       if zeros == 0 {
+               return
+       }
+
+       // Record in the noMorePtrs map that there won't be any more 1 bits,
+       // so readers can stop early.
+       ha.noMorePtrs[idx/8] |= uint8(1) << (idx % 8)
+
+       // Advance to next bitmap word.
+       h.addr += ptrBits * goarch.PtrSize
+
+       // Continue on writing zeros for the rest of the object.
+       // For standard use of the ptr bits this is not required, as
+       // the bits are read from the beginning of the object. Some uses,
+       // like noscan spans, oblets, bulk write barriers, and cgocheck, might
+       // start mid-object, so these writes are still required.
+       for {
+               // Write zero bits.
+               ai := arenaIndex(h.addr)
+               ha := mheap_.arenas[ai.l1()][ai.l2()]
+               idx := h.addr / (ptrBits * goarch.PtrSize) % heapArenaBitmapWords
+               if zeros < ptrBits {
+                       ha.bitmap[idx] &^= uintptr(1)<<zeros - 1
+                       break
+               } else if zeros == ptrBits {
+                       ha.bitmap[idx] = 0
+                       break
+               } else {
+                       ha.bitmap[idx] = 0
+                       zeros -= ptrBits
+               }
+               ha.noMorePtrs[idx/8] |= uint8(1) << (idx % 8)
+               h.addr += ptrBits * goarch.PtrSize
+       }
+}
+
+// Read the bytes starting at the aligned pointer p into a uintptr.
+// Read is little-endian.
+func readUintptr(p *byte) uintptr {
+       x := *(*uintptr)(unsafe.Pointer(p))
+       if goarch.BigEndian {
+               if goarch.PtrSize == 8 {
+                       return uintptr(sys.Bswap64(uint64(x)))
+               }
+               return uintptr(sys.Bswap32(uint32(x)))
+       }
+       return x
+}
+
 // heapBitsSetType records that the new allocation [x, x+size)
 // holds in [x, x+dataSize) one or more values of type typ.
-// (The number of values is given by dataSize / typ.size.)
+// (The number of values is given by dataSize / typ.Size.)
 // If dataSize < size, the fragment [x+dataSize, x+size) is
 // recorded as non-pointer data.
 // It is known that the type has pointers somewhere;
@@ -817,7 +952,7 @@ func (s *mspan) countAlloc() int {
 // heapBitsSweepSpan.
 //
 // There can only be one allocation from a given span active at a time,
-// and the bitmap for a span always falls on byte boundaries,
+// and the bitmap for a span always falls on word boundaries,
 // so there are no write-write races for access to the heap bitmap.
 // Hence, heapBitsSetType can access the bitmap without atomics.
 //
@@ -832,641 +967,167 @@ func (s *mspan) countAlloc() int {
 func heapBitsSetType(x, size, dataSize uintptr, typ *_type) {
        const doubleCheck = false // slow but helpful; enable to test modifications to this code
 
-       const (
-               mask1 = bitPointer | bitScan                        // 00010001
-               mask2 = bitPointer | bitScan | mask1<<heapBitsShift // 00110011
-               mask3 = bitPointer | bitScan | mask2<<heapBitsShift // 01110111
-       )
-
-       // dataSize is always size rounded up to the next malloc size class,
-       // except in the case of allocating a defer block, in which case
-       // size is sizeof(_defer{}) (at least 6 words) and dataSize may be
-       // arbitrarily larger.
-       //
-       // The checks for size == goarch.PtrSize and size == 2*goarch.PtrSize can therefore
-       // assume that dataSize == size without checking it explicitly.
+       if doubleCheck && dataSize%typ.Size_ != 0 {
+               throw("heapBitsSetType: dataSize not a multiple of typ.Size")
+       }
 
        if goarch.PtrSize == 8 && size == goarch.PtrSize {
                // It's one word and it has pointers, it must be a pointer.
                // Since all allocated one-word objects are pointers
                // (non-pointers are aggregated into tinySize allocations),
-               // initSpan sets the pointer bits for us. Nothing to do here.
+               // (*mspan).initHeapBits sets the pointer bits for us.
+               // Nothing to do here.
                if doubleCheck {
-                       h := heapBitsForAddr(x)
-                       if !h.isPointer() {
+                       h, addr := heapBitsForAddr(x, size).next()
+                       if addr != x {
                                throw("heapBitsSetType: pointer bit missing")
                        }
-                       if !h.morePointers() {
-                               throw("heapBitsSetType: scan bit missing")
+                       _, addr = h.next()
+                       if addr != 0 {
+                               throw("heapBitsSetType: second pointer bit found")
                        }
                }
                return
        }
 
-       h := heapBitsForAddr(x)
-       ptrmask := typ.gcdata // start of 1-bit pointer mask (or GC program, handled below)
-
-       // 2-word objects only have 4 bitmap bits and 3-word objects only have 6 bitmap bits.
-       // Therefore, these objects share a heap bitmap byte with the objects next to them.
-       // These are called out as a special case primarily so the code below can assume all
-       // objects are at least 4 words long and that their bitmaps start either at the beginning
-       // of a bitmap byte, or half-way in (h.shift of 0 and 2 respectively).
-
-       if size == 2*goarch.PtrSize {
-               if typ.size == goarch.PtrSize {
-                       // We're allocating a block big enough to hold two pointers.
-                       // On 64-bit, that means the actual object must be two pointers,
-                       // or else we'd have used the one-pointer-sized block.
-                       // On 32-bit, however, this is the 8-byte block, the smallest one.
-                       // So it could be that we're allocating one pointer and this was
-                       // just the smallest block available. Distinguish by checking dataSize.
-                       // (In general the number of instances of typ being allocated is
-                       // dataSize/typ.size.)
-                       if goarch.PtrSize == 4 && dataSize == goarch.PtrSize {
-                               // 1 pointer object. On 32-bit machines clear the bit for the
-                               // unused second word.
-                               *h.bitp &^= (bitPointer | bitScan | (bitPointer|bitScan)<<heapBitsShift) << h.shift
-                               *h.bitp |= (bitPointer | bitScan) << h.shift
-                       } else {
-                               // 2-element array of pointer.
-                               *h.bitp |= (bitPointer | bitScan | (bitPointer|bitScan)<<heapBitsShift) << h.shift
-                       }
-                       return
-               }
-               // Otherwise typ.size must be 2*goarch.PtrSize,
-               // and typ.kind&kindGCProg == 0.
-               if doubleCheck {
-                       if typ.size != 2*goarch.PtrSize || typ.kind&kindGCProg != 0 {
-                               print("runtime: heapBitsSetType size=", size, " but typ.size=", typ.size, " gcprog=", typ.kind&kindGCProg != 0, "\n")
-                               throw("heapBitsSetType")
-                       }
-               }
-               b := uint32(*ptrmask)
-               hb := b & 3
-               hb |= bitScanAll & ((bitScan << (typ.ptrdata / goarch.PtrSize)) - 1)
-               // Clear the bits for this object so we can set the
-               // appropriate ones.
-               *h.bitp &^= (bitPointer | bitScan | ((bitPointer | bitScan) << heapBitsShift)) << h.shift
-               *h.bitp |= uint8(hb << h.shift)
-               return
-       } else if size == 3*goarch.PtrSize {
-               b := uint8(*ptrmask)
-               if doubleCheck {
-                       if b == 0 {
-                               println("runtime: invalid type ", typ.string())
-                               throw("heapBitsSetType: called with non-pointer type")
-                       }
-                       if goarch.PtrSize != 8 {
-                               throw("heapBitsSetType: unexpected 3 pointer wide size class on 32 bit")
-                       }
-                       if typ.kind&kindGCProg != 0 {
-                               throw("heapBitsSetType: unexpected GC prog for 3 pointer wide size class")
-                       }
-                       if typ.size == 2*goarch.PtrSize {
-                               print("runtime: heapBitsSetType size=", size, " but typ.size=", typ.size, "\n")
-                               throw("heapBitsSetType: inconsistent object sizes")
+       h := writeHeapBitsForAddr(x)
+
+       // Handle GC program.
+       if typ.Kind_&kindGCProg != 0 {
+               // Expand the gc program into the storage we're going to use for the actual object.
+               obj := (*uint8)(unsafe.Pointer(x))
+               n := runGCProg(addb(typ.GCData, 4), obj)
+               // Use the expanded program to set the heap bits.
+               for i := uintptr(0); true; i += typ.Size_ {
+                       // Copy expanded program to heap bitmap.
+                       p := obj
+                       j := n
+                       for j > 8 {
+                               h = h.write(uintptr(*p), 8)
+                               p = add1(p)
+                               j -= 8
                        }
-               }
-               if typ.size == goarch.PtrSize {
-                       // The type contains a pointer otherwise heapBitsSetType wouldn't have been called.
-                       // Since the type is only 1 pointer wide and contains a pointer, its gcdata must be exactly 1.
-                       if doubleCheck && *typ.gcdata != 1 {
-                               print("runtime: heapBitsSetType size=", size, " typ.size=", typ.size, "but *typ.gcdata", *typ.gcdata, "\n")
-                               throw("heapBitsSetType: unexpected gcdata for 1 pointer wide type size in 3 pointer wide size class")
+                       h = h.write(uintptr(*p), j)
+
+                       if i+typ.Size_ == dataSize {
+                               break // no padding after last element
                        }
-                       // 3 element array of pointers. Unrolling ptrmask 3 times into p yields 00000111.
-                       b = 7
-               }
 
-               hb := b & 7
-               // Set bitScan bits for all pointers.
-               hb |= hb << wordsPerBitmapByte
-               // First bitScan bit is always set since the type contains pointers.
-               hb |= bitScan
-               // Second bitScan bit needs to also be set if the third bitScan bit is set.
-               hb |= hb & (bitScan << (2 * heapBitsShift)) >> 1
-
-               // For h.shift > 1 heap bits cross a byte boundary and need to be written part
-               // to h.bitp and part to the next h.bitp.
-               switch h.shift {
-               case 0:
-                       *h.bitp &^= mask3 << 0
-                       *h.bitp |= hb << 0
-               case 1:
-                       *h.bitp &^= mask3 << 1
-                       *h.bitp |= hb << 1
-               case 2:
-                       *h.bitp &^= mask2 << 2
-                       *h.bitp |= (hb & mask2) << 2
-                       // Two words written to the first byte.
-                       // Advance two words to get to the next byte.
-                       h = h.next().next()
-                       *h.bitp &^= mask1
-                       *h.bitp |= (hb >> 2) & mask1
-               case 3:
-                       *h.bitp &^= mask1 << 3
-                       *h.bitp |= (hb & mask1) << 3
-                       // One word written to the first byte.
-                       // Advance one word to get to the next byte.
-                       h = h.next()
-                       *h.bitp &^= mask2
-                       *h.bitp |= (hb >> 1) & mask2
+                       // Pad with zeros to the start of the next element.
+                       h = h.pad(typ.Size_ - n*goarch.PtrSize)
                }
-               return
-       }
 
-       // Copy from 1-bit ptrmask into 2-bit bitmap.
-       // The basic approach is to use a single uintptr as a bit buffer,
-       // alternating between reloading the buffer and writing bitmap bytes.
-       // In general, one load can supply two bitmap byte writes.
-       // This is a lot of lines of code, but it compiles into relatively few
-       // machine instructions.
-
-       outOfPlace := false
-       if arenaIndex(x+size-1) != arenaIdx(h.arena) || (doubleCheck && fastrandn(2) == 0) {
-               // This object spans heap arenas, so the bitmap may be
-               // discontiguous. Unroll it into the object instead
-               // and then copy it out.
-               //
-               // In doubleCheck mode, we randomly do this anyway to
-               // stress test the bitmap copying path.
-               outOfPlace = true
-               h.bitp = (*uint8)(unsafe.Pointer(x))
-               h.last = nil
-       }
+               h.flush(x, size)
 
-       var (
-               // Ptrmask input.
-               p     *byte   // last ptrmask byte read
-               b     uintptr // ptrmask bits already loaded
-               nb    uintptr // number of bits in b at next read
-               endp  *byte   // final ptrmask byte to read (then repeat)
-               endnb uintptr // number of valid bits in *endp
-               pbits uintptr // alternate source of bits
-
-               // Heap bitmap output.
-               w     uintptr // words processed
-               nw    uintptr // number of words to process
-               hbitp *byte   // next heap bitmap byte to write
-               hb    uintptr // bits being prepared for *hbitp
-       )
-
-       hbitp = h.bitp
-
-       // Handle GC program. Delayed until this part of the code
-       // so that we can use the same double-checking mechanism
-       // as the 1-bit case. Nothing above could have encountered
-       // GC programs: the cases were all too small.
-       if typ.kind&kindGCProg != 0 {
-               heapBitsSetTypeGCProg(h, typ.ptrdata, typ.size, dataSize, size, addb(typ.gcdata, 4))
-               if doubleCheck {
-                       // Double-check the heap bits written by GC program
-                       // by running the GC program to create a 1-bit pointer mask
-                       // and then jumping to the double-check code below.
-                       // This doesn't catch bugs shared between the 1-bit and 4-bit
-                       // GC program execution, but it does catch mistakes specific
-                       // to just one of those and bugs in heapBitsSetTypeGCProg's
-                       // implementation of arrays.
-                       lock(&debugPtrmask.lock)
-                       if debugPtrmask.data == nil {
-                               debugPtrmask.data = (*byte)(persistentalloc(1<<20, 1, &memstats.other_sys))
-                       }
-                       ptrmask = debugPtrmask.data
-                       runGCProg(addb(typ.gcdata, 4), nil, ptrmask, 1)
-               }
-               goto Phase4
+               // Erase the expanded GC program.
+               memclrNoHeapPointers(unsafe.Pointer(obj), (n+7)/8)
+               return
        }
 
        // Note about sizes:
        //
-       // typ.size is the number of words in the object,
-       // and typ.ptrdata is the number of words in the prefix
+       // typ.Size is the number of words in the object,
+       // and typ.PtrBytes is the number of words in the prefix
        // of the object that contains pointers. That is, the final
-       // typ.size - typ.ptrdata words contain no pointers.
+       // typ.Size - typ.PtrBytes words contain no pointers.
        // This allows optimization of a common pattern where
        // an object has a small header followed by a large scalar
        // buffer. If we know the pointers are over, we don't have
        // to scan the buffer's heap bitmap at all.
        // The 1-bit ptrmasks are sized to contain only bits for
-       // the typ.ptrdata prefix, zero padded out to a full byte
-       // of bitmap. This code sets nw (below) so that heap bitmap
-       // bits are only written for the typ.ptrdata prefix; if there is
-       // more room in the allocated object, the next heap bitmap
-       // entry is a 00, indicating that there are no more pointers
-       // to scan. So only the ptrmask for the ptrdata bytes is needed.
+       // the typ.PtrBytes prefix, zero padded out to a full byte
+       // of bitmap. If there is more room in the allocated object,
+       // that space is pointerless. The noMorePtrs bitmap will prevent
+       // scanning large pointerless tails of an object.
        //
        // Replicated copies are not as nice: if there is an array of
        // objects with scalar tails, all but the last tail does have to
        // be initialized, because there is no way to say "skip forward".
-       // However, because of the possibility of a repeated type with
-       // size not a multiple of 4 pointers (one heap bitmap byte),
-       // the code already must handle the last ptrmask byte specially
-       // by treating it as containing only the bits for endnb pointers,
-       // where endnb <= 4. We represent large scalar tails that must
-       // be expanded in the replication by setting endnb larger than 4.
-       // This will have the effect of reading many bits out of b,
-       // but once the real bits are shifted out, b will supply as many
-       // zero bits as we try to read, which is exactly what we need.
-
-       p = ptrmask
-       if typ.size < dataSize {
-               // Filling in bits for an array of typ.
-               // Set up for repetition of ptrmask during main loop.
-               // Note that ptrmask describes only a prefix of
-               const maxBits = goarch.PtrSize*8 - 7
-               if typ.ptrdata/goarch.PtrSize <= maxBits {
-                       // Entire ptrmask fits in uintptr with room for a byte fragment.
-                       // Load into pbits and never read from ptrmask again.
-                       // This is especially important when the ptrmask has
-                       // fewer than 8 bits in it; otherwise the reload in the middle
-                       // of the Phase 2 loop would itself need to loop to gather
-                       // at least 8 bits.
-
-                       // Accumulate ptrmask into b.
-                       // ptrmask is sized to describe only typ.ptrdata, but we record
-                       // it as describing typ.size bytes, since all the high bits are zero.
-                       nb = typ.ptrdata / goarch.PtrSize
-                       for i := uintptr(0); i < nb; i += 8 {
-                               b |= uintptr(*p) << i
-                               p = add1(p)
-                       }
-                       nb = typ.size / goarch.PtrSize
-
-                       // Replicate ptrmask to fill entire pbits uintptr.
-                       // Doubling and truncating is fewer steps than
-                       // iterating by nb each time. (nb could be 1.)
-                       // Since we loaded typ.ptrdata/goarch.PtrSize bits
-                       // but are pretending to have typ.size/goarch.PtrSize,
-                       // there might be no replication necessary/possible.
-                       pbits = b
-                       endnb = nb
-                       if nb+nb <= maxBits {
-                               for endnb <= goarch.PtrSize*8 {
-                                       pbits |= pbits << endnb
-                                       endnb += endnb
-                               }
-                               // Truncate to a multiple of original ptrmask.
-                               // Because nb+nb <= maxBits, nb fits in a byte.
-                               // Byte division is cheaper than uintptr division.
-                               endnb = uintptr(maxBits/byte(nb)) * nb
-                               pbits &= 1<<endnb - 1
-                               b = pbits
-                               nb = endnb
-                       }
-
-                       // Clear p and endp as sentinel for using pbits.
-                       // Checked during Phase 2 loop.
-                       p = nil
-                       endp = nil
-               } else {
-                       // Ptrmask is larger. Read it multiple times.
-                       n := (typ.ptrdata/goarch.PtrSize+7)/8 - 1
-                       endp = addb(ptrmask, n)
-                       endnb = typ.size/goarch.PtrSize - n*8
-               }
-       }
-       if p != nil {
-               b = uintptr(*p)
-               p = add1(p)
-               nb = 8
-       }
-
-       if typ.size == dataSize {
-               // Single entry: can stop once we reach the non-pointer data.
-               nw = typ.ptrdata / goarch.PtrSize
-       } else {
-               // Repeated instances of typ in an array.
-               // Have to process first N-1 entries in full, but can stop
-               // once we reach the non-pointer data in the final entry.
-               nw = ((dataSize/typ.size-1)*typ.size + typ.ptrdata) / goarch.PtrSize
-       }
-       if nw == 0 {
-               // No pointers! Caller was supposed to check.
-               println("runtime: invalid type ", typ.string())
-               throw("heapBitsSetType: called with non-pointer type")
-               return
-       }
-
-       // Phase 1: Special case for leading byte (shift==0) or half-byte (shift==2).
-       // The leading byte is special because it contains the bits for word 1,
-       // which does not have the scan bit set.
-       // The leading half-byte is special because it's a half a byte,
-       // so we have to be careful with the bits already there.
-       switch {
-       default:
-               throw("heapBitsSetType: unexpected shift")
-
-       case h.shift == 0:
-               // Ptrmask and heap bitmap are aligned.
-               //
-               // This is a fast path for small objects.
-               //
-               // The first byte we write out covers the first four
-               // words of the object. The scan/dead bit on the first
-               // word must be set to scan since there are pointers
-               // somewhere in the object.
-               // In all following words, we set the scan/dead
-               // appropriately to indicate that the object continues
-               // to the next 2-bit entry in the bitmap.
-               //
-               // We set four bits at a time here, but if the object
-               // is fewer than four words, phase 3 will clear
-               // unnecessary bits.
-               hb = b & bitPointerAll
-               hb |= bitScanAll
-               if w += 4; w >= nw {
-                       goto Phase3
-               }
-               *hbitp = uint8(hb)
-               hbitp = add1(hbitp)
-               b >>= 4
-               nb -= 4
-
-       case h.shift == 2:
-               // Ptrmask and heap bitmap are misaligned.
-               //
-               // On 32 bit architectures only the 6-word object that corresponds
-               // to a 24 bytes size class can start with h.shift of 2 here since
-               // all other non 16 byte aligned size classes have been handled by
-               // special code paths at the beginning of heapBitsSetType on 32 bit.
-               //
-               // Many size classes are only 16 byte aligned. On 64 bit architectures
-               // this results in a heap bitmap position starting with a h.shift of 2.
-               //
-               // The bits for the first two words are in a byte shared
-               // with another object, so we must be careful with the bits
-               // already there.
-               //
-               // We took care of 1-word, 2-word, and 3-word objects above,
-               // so this is at least a 6-word object.
-               hb = (b & (bitPointer | bitPointer<<heapBitsShift)) << (2 * heapBitsShift)
-               hb |= bitScan << (2 * heapBitsShift)
-               if nw > 1 {
-                       hb |= bitScan << (3 * heapBitsShift)
-               }
-               b >>= 2
-               nb -= 2
-               *hbitp &^= uint8((bitPointer | bitScan | ((bitPointer | bitScan) << heapBitsShift)) << (2 * heapBitsShift))
-               *hbitp |= uint8(hb)
-               hbitp = add1(hbitp)
-               if w += 2; w >= nw {
-                       // We know that there is more data, because we handled 2-word and 3-word objects above.
-                       // This must be at least a 6-word object. If we're out of pointer words,
-                       // mark no scan in next bitmap byte and finish.
-                       hb = 0
-                       w += 4
-                       goto Phase3
-               }
-       }
 
-       // Phase 2: Full bytes in bitmap, up to but not including write to last byte (full or partial) in bitmap.
-       // The loop computes the bits for that last write but does not execute the write;
-       // it leaves the bits in hb for processing by phase 3.
-       // To avoid repeated adjustment of nb, we subtract out the 4 bits we're going to
-       // use in the first half of the loop right now, and then we only adjust nb explicitly
-       // if the 8 bits used by each iteration isn't balanced by 8 bits loaded mid-loop.
-       nb -= 4
-       for {
-               // Emit bitmap byte.
-               // b has at least nb+4 bits, with one exception:
-               // if w+4 >= nw, then b has only nw-w bits,
-               // but we'll stop at the break and then truncate
-               // appropriately in Phase 3.
-               hb = b & bitPointerAll
-               hb |= bitScanAll
-               if w += 4; w >= nw {
-                       break
-               }
-               *hbitp = uint8(hb)
-               hbitp = add1(hbitp)
-               b >>= 4
-
-               // Load more bits. b has nb right now.
-               if p != endp {
-                       // Fast path: keep reading from ptrmask.
-                       // nb unmodified: we just loaded 8 bits,
-                       // and the next iteration will consume 8 bits,
-                       // leaving us with the same nb the next time we're here.
-                       if nb < 8 {
-                               b |= uintptr(*p) << nb
-                               p = add1(p)
-                       } else {
-                               // Reduce the number of bits in b.
-                               // This is important if we skipped
-                               // over a scalar tail, since nb could
-                               // be larger than the bit width of b.
-                               nb -= 8
-                       }
-               } else if p == nil {
-                       // Almost as fast path: track bit count and refill from pbits.
-                       // For short repetitions.
-                       if nb < 8 {
-                               b |= pbits << nb
-                               nb += endnb
-                       }
-                       nb -= 8 // for next iteration
-               } else {
-                       // Slow path: reached end of ptrmask.
-                       // Process final partial byte and rewind to start.
-                       b |= uintptr(*p) << nb
-                       nb += endnb
-                       if nb < 8 {
-                               b |= uintptr(*ptrmask) << nb
-                               p = add1(ptrmask)
-                       } else {
-                               nb -= 8
-                               p = ptrmask
+       ptrs := typ.PtrBytes / goarch.PtrSize
+       if typ.Size_ == dataSize { // Single element
+               if ptrs <= ptrBits { // Single small element
+                       m := readUintptr(typ.GCData)
+                       h = h.write(m, ptrs)
+               } else { // Single large element
+                       p := typ.GCData
+                       for {
+                               h = h.write(readUintptr(p), ptrBits)
+                               p = addb(p, ptrBits/8)
+                               ptrs -= ptrBits
+                               if ptrs <= ptrBits {
+                                       break
+                               }
                        }
+                       m := readUintptr(p)
+                       h = h.write(m, ptrs)
                }
-
-               // Emit bitmap byte.
-               hb = b & bitPointerAll
-               hb |= bitScanAll
-               if w += 4; w >= nw {
-                       break
-               }
-               *hbitp = uint8(hb)
-               hbitp = add1(hbitp)
-               b >>= 4
-       }
-
-Phase3:
-       // Phase 3: Write last byte or partial byte and zero the rest of the bitmap entries.
-       if w > nw {
-               // Counting the 4 entries in hb not yet written to memory,
-               // there are more entries than possible pointer slots.
-               // Discard the excess entries (can't be more than 3).
-               mask := uintptr(1)<<(4-(w-nw)) - 1
-               hb &= mask | mask<<4 // apply mask to both pointer bits and scan bits
-       }
-
-       // Change nw from counting possibly-pointer words to total words in allocation.
-       nw = size / goarch.PtrSize
-
-       // Write whole bitmap bytes.
-       // The first is hb, the rest are zero.
-       if w <= nw {
-               *hbitp = uint8(hb)
-               hbitp = add1(hbitp)
-               hb = 0 // for possible final half-byte below
-               for w += 4; w <= nw; w += 4 {
-                       *hbitp = 0
-                       hbitp = add1(hbitp)
-               }
-       }
-
-       // Write final partial bitmap byte if any.
-       // We know w > nw, or else we'd still be in the loop above.
-       // It can be bigger only due to the 4 entries in hb that it counts.
-       // If w == nw+4 then there's nothing left to do: we wrote all nw entries
-       // and can discard the 4 sitting in hb.
-       // But if w == nw+2, we need to write first two in hb.
-       // The byte is shared with the next object, so be careful with
-       // existing bits.
-       if w == nw+2 {
-               *hbitp = *hbitp&^(bitPointer|bitScan|(bitPointer|bitScan)<<heapBitsShift) | uint8(hb)
-       }
-
-Phase4:
-       // Phase 4: Copy unrolled bitmap to per-arena bitmaps, if necessary.
-       if outOfPlace {
-               // TODO: We could probably make this faster by
-               // handling [x+dataSize, x+size) specially.
-               h := heapBitsForAddr(x)
-               // cnw is the number of heap words, or bit pairs
-               // remaining (like nw above).
-               cnw := size / goarch.PtrSize
-               src := (*uint8)(unsafe.Pointer(x))
-               // We know the first and last byte of the bitmap are
-               // not the same, but it's still possible for small
-               // objects span arenas, so it may share bitmap bytes
-               // with neighboring objects.
-               //
-               // Handle the first byte specially if it's shared. See
-               // Phase 1 for why this is the only special case we need.
-               if doubleCheck {
-                       if !(h.shift == 0 || h.shift == 2) {
-                               print("x=", x, " size=", size, " cnw=", h.shift, "\n")
-                               throw("bad start shift")
+       } else { // Repeated element
+               words := typ.Size_ / goarch.PtrSize // total words, including scalar tail
+               if words <= ptrBits {               // Repeated small element
+                       n := dataSize / typ.Size_
+                       m := readUintptr(typ.GCData)
+                       // Make larger unit to repeat
+                       for words <= ptrBits/2 {
+                               if n&1 != 0 {
+                                       h = h.write(m, words)
+                               }
+                               n /= 2
+                               m |= m << words
+                               ptrs += words
+                               words *= 2
+                               if n == 1 {
+                                       break
+                               }
                        }
-               }
-               if h.shift == 2 {
-                       *h.bitp = *h.bitp&^((bitPointer|bitScan|(bitPointer|bitScan)<<heapBitsShift)<<(2*heapBitsShift)) | *src
-                       h = h.next().next()
-                       cnw -= 2
-                       src = addb(src, 1)
-               }
-               // We're now byte aligned. Copy out to per-arena
-               // bitmaps until the last byte (which may again be
-               // partial).
-               for cnw >= 4 {
-                       // This loop processes four words at a time,
-                       // so round cnw down accordingly.
-                       hNext, words := h.forwardOrBoundary(cnw / 4 * 4)
-
-                       // n is the number of bitmap bytes to copy.
-                       n := words / 4
-                       memmove(unsafe.Pointer(h.bitp), unsafe.Pointer(src), n)
-                       cnw -= words
-                       h = hNext
-                       src = addb(src, n)
-               }
-               if doubleCheck && h.shift != 0 {
-                       print("cnw=", cnw, " h.shift=", h.shift, "\n")
-                       throw("bad shift after block copy")
-               }
-               // Handle the last byte if it's shared.
-               if cnw == 2 {
-                       *h.bitp = *h.bitp&^(bitPointer|bitScan|(bitPointer|bitScan)<<heapBitsShift) | *src
-                       src = addb(src, 1)
-                       h = h.next().next()
-               }
-               if doubleCheck {
-                       if uintptr(unsafe.Pointer(src)) > x+size {
-                               throw("copy exceeded object size")
+                       for n > 1 {
+                               h = h.write(m, words)
+                               n--
                        }
-                       if !(cnw == 0 || cnw == 2) {
-                               print("x=", x, " size=", size, " cnw=", cnw, "\n")
-                               throw("bad number of remaining words")
+                       h = h.write(m, ptrs)
+               } else { // Repeated large element
+                       for i := uintptr(0); true; i += typ.Size_ {
+                               p := typ.GCData
+                               j := ptrs
+                               for j > ptrBits {
+                                       h = h.write(readUintptr(p), ptrBits)
+                                       p = addb(p, ptrBits/8)
+                                       j -= ptrBits
+                               }
+                               m := readUintptr(p)
+                               h = h.write(m, j)
+                               if i+typ.Size_ == dataSize {
+                                       break // don't need the trailing nonptr bits on the last element.
+                               }
+                               // Pad with zeros to the start of the next element.
+                               h = h.pad(typ.Size_ - typ.PtrBytes)
                        }
-                       // Set up hbitp so doubleCheck code below can check it.
-                       hbitp = h.bitp
                }
-               // Zero the object where we wrote the bitmap.
-               memclrNoHeapPointers(unsafe.Pointer(x), uintptr(unsafe.Pointer(src))-x)
        }
+       h.flush(x, size)
 
-       // Double check the whole bitmap.
        if doubleCheck {
-               // x+size may not point to the heap, so back up one
-               // word and then advance it the way we do above.
-               end := heapBitsForAddr(x + size - goarch.PtrSize)
-               if outOfPlace {
-                       // In out-of-place copying, we just advance
-                       // using next.
-                       end = end.next()
-               } else {
-                       // Don't use next because that may advance to
-                       // the next arena and the in-place logic
-                       // doesn't do that.
-                       end.shift += heapBitsShift
-                       if end.shift == 4*heapBitsShift {
-                               end.bitp, end.shift = add1(end.bitp), 0
-                       }
-               }
-               if typ.kind&kindGCProg == 0 && (hbitp != end.bitp || (w == nw+2) != (end.shift == 2)) {
-                       println("ended at wrong bitmap byte for", typ.string(), "x", dataSize/typ.size)
-                       print("typ.size=", typ.size, " typ.ptrdata=", typ.ptrdata, " dataSize=", dataSize, " size=", size, "\n")
-                       print("w=", w, " nw=", nw, " b=", hex(b), " nb=", nb, " hb=", hex(hb), "\n")
-                       h0 := heapBitsForAddr(x)
-                       print("initial bits h0.bitp=", h0.bitp, " h0.shift=", h0.shift, "\n")
-                       print("ended at hbitp=", hbitp, " but next starts at bitp=", end.bitp, " shift=", end.shift, "\n")
-                       throw("bad heapBitsSetType")
-               }
-
-               // Double-check that bits to be written were written correctly.
-               // Does not check that other bits were not written, unfortunately.
-               h := heapBitsForAddr(x)
-               nptr := typ.ptrdata / goarch.PtrSize
-               ndata := typ.size / goarch.PtrSize
-               count := dataSize / typ.size
-               totalptr := ((count-1)*typ.size + typ.ptrdata) / goarch.PtrSize
-               for i := uintptr(0); i < size/goarch.PtrSize; i++ {
-                       j := i % ndata
-                       var have, want uint8
-                       have = (*h.bitp >> h.shift) & (bitPointer | bitScan)
-                       if i >= totalptr {
-                               if typ.kind&kindGCProg != 0 && i < (totalptr+3)/4*4 {
-                                       // heapBitsSetTypeGCProg always fills
-                                       // in full nibbles of bitScan.
-                                       want = bitScan
-                               }
-                       } else {
-                               if j < nptr && (*addb(ptrmask, j/8)>>(j%8))&1 != 0 {
-                                       want |= bitPointer
+               h := heapBitsForAddr(x, size)
+               for i := uintptr(0); i < size; i += goarch.PtrSize {
+                       // Compute the pointer bit we want at offset i.
+                       want := false
+                       if i < dataSize {
+                               off := i % typ.Size_
+                               if off < typ.PtrBytes {
+                                       j := off / goarch.PtrSize
+                                       want = *addb(typ.GCData, j/8)>>(j%8)&1 != 0
                                }
-                               want |= bitScan
                        }
-                       if have != want {
-                               println("mismatch writing bits for", typ.string(), "x", dataSize/typ.size)
-                               print("typ.size=", typ.size, " typ.ptrdata=", typ.ptrdata, " dataSize=", dataSize, " size=", size, "\n")
-                               print("kindGCProg=", typ.kind&kindGCProg != 0, " outOfPlace=", outOfPlace, "\n")
-                               print("w=", w, " nw=", nw, " b=", hex(b), " nb=", nb, " hb=", hex(hb), "\n")
-                               h0 := heapBitsForAddr(x)
-                               print("initial bits h0.bitp=", h0.bitp, " h0.shift=", h0.shift, "\n")
-                               print("current bits h.bitp=", h.bitp, " h.shift=", h.shift, " *h.bitp=", hex(*h.bitp), "\n")
-                               print("ptrmask=", ptrmask, " p=", p, " endp=", endp, " endnb=", endnb, " pbits=", hex(pbits), " b=", hex(b), " nb=", nb, "\n")
-                               println("at word", i, "offset", i*goarch.PtrSize, "have", hex(have), "want", hex(want))
-                               if typ.kind&kindGCProg != 0 {
-                                       println("GC program:")
-                                       dumpGCProg(addb(typ.gcdata, 4))
+                       if want {
+                               var addr uintptr
+                               h, addr = h.next()
+                               if addr != x+i {
+                                       throw("heapBitsSetType: pointer entry not correct")
                                }
-                               throw("bad heapBitsSetType")
                        }
-                       h = h.next()
                }
-               if ptrmask == debugPtrmask.data {
-                       unlock(&debugPtrmask.lock)
+               if _, addr := h.next(); addr != 0 {
+                       throw("heapBitsSetType: extra pointer")
                }
        }
 }
@@ -1476,92 +1137,6 @@ var debugPtrmask struct {
        data *byte
 }
 
-// heapBitsSetTypeGCProg implements heapBitsSetType using a GC program.
-// progSize is the size of the memory described by the program.
-// elemSize is the size of the element that the GC program describes (a prefix of).
-// dataSize is the total size of the intended data, a multiple of elemSize.
-// allocSize is the total size of the allocated memory.
-//
-// GC programs are only used for large allocations.
-// heapBitsSetType requires that allocSize is a multiple of 4 words,
-// so that the relevant bitmap bytes are not shared with surrounding
-// objects.
-func heapBitsSetTypeGCProg(h heapBits, progSize, elemSize, dataSize, allocSize uintptr, prog *byte) {
-       if goarch.PtrSize == 8 && allocSize%(4*goarch.PtrSize) != 0 {
-               // Alignment will be wrong.
-               throw("heapBitsSetTypeGCProg: small allocation")
-       }
-       var totalBits uintptr
-       if elemSize == dataSize {
-               totalBits = runGCProg(prog, nil, h.bitp, 2)
-               if totalBits*goarch.PtrSize != progSize {
-                       println("runtime: heapBitsSetTypeGCProg: total bits", totalBits, "but progSize", progSize)
-                       throw("heapBitsSetTypeGCProg: unexpected bit count")
-               }
-       } else {
-               count := dataSize / elemSize
-
-               // Piece together program trailer to run after prog that does:
-               //      literal(0)
-               //      repeat(1, elemSize-progSize-1) // zeros to fill element size
-               //      repeat(elemSize, count-1) // repeat that element for count
-               // This zero-pads the data remaining in the first element and then
-               // repeats that first element to fill the array.
-               var trailer [40]byte // 3 varints (max 10 each) + some bytes
-               i := 0
-               if n := elemSize/goarch.PtrSize - progSize/goarch.PtrSize; n > 0 {
-                       // literal(0)
-                       trailer[i] = 0x01
-                       i++
-                       trailer[i] = 0
-                       i++
-                       if n > 1 {
-                               // repeat(1, n-1)
-                               trailer[i] = 0x81
-                               i++
-                               n--
-                               for ; n >= 0x80; n >>= 7 {
-                                       trailer[i] = byte(n | 0x80)
-                                       i++
-                               }
-                               trailer[i] = byte(n)
-                               i++
-                       }
-               }
-               // repeat(elemSize/ptrSize, count-1)
-               trailer[i] = 0x80
-               i++
-               n := elemSize / goarch.PtrSize
-               for ; n >= 0x80; n >>= 7 {
-                       trailer[i] = byte(n | 0x80)
-                       i++
-               }
-               trailer[i] = byte(n)
-               i++
-               n = count - 1
-               for ; n >= 0x80; n >>= 7 {
-                       trailer[i] = byte(n | 0x80)
-                       i++
-               }
-               trailer[i] = byte(n)
-               i++
-               trailer[i] = 0
-               i++
-
-               runGCProg(prog, &trailer[0], h.bitp, 2)
-
-               // Even though we filled in the full array just now,
-               // record that we only filled in up to the ptrdata of the
-               // last element. This will cause the code below to
-               // memclr the dead section of the final array element,
-               // so that scanobject can stop early in the final element.
-               totalBits = (elemSize*(count-1) + progSize) / goarch.PtrSize
-       }
-       endProg := unsafe.Pointer(addb(h.bitp, (totalBits+3)/4))
-       endAlloc := unsafe.Pointer(addb(h.bitp, allocSize/goarch.PtrSize/wordsPerBitmapByte))
-       memclrNoHeapPointers(endProg, uintptr(endAlloc)-uintptr(endProg))
-}
-
 // progToPointerMask returns the 1-bit pointer mask output by the GC program prog.
 // size the size of the region described by prog, in bytes.
 // The resulting bitvector will have no more than size/goarch.PtrSize bits.
@@ -1569,7 +1144,7 @@ func progToPointerMask(prog *byte, size uintptr) bitvector {
        n := (size/goarch.PtrSize + 7) / 8
        x := (*[1 << 30]byte)(persistentalloc(n+1, 1, &memstats.buckhash_sys))[:n+1]
        x[len(x)-1] = 0xa1 // overflow check sentinel
-       n = runGCProg(prog, nil, &x[0], 1)
+       n = runGCProg(prog, &x[0])
        if x[len(x)-1] != 0xa1 {
                throw("progToPointerMask: overflow")
        }
@@ -1590,15 +1165,8 @@ func progToPointerMask(prog *byte, size uintptr) bitvector {
 //     10000000 n c: repeat the previous n bits c times; n, c are varints
 //     1nnnnnnn c: repeat the previous n bits c times; c is a varint
 
-// runGCProg executes the GC program prog, and then trailer if non-nil,
-// writing to dst with entries of the given size.
-// If size == 1, dst is a 1-bit pointer mask laid out moving forward from dst.
-// If size == 2, dst is the 2-bit heap bitmap, and writes move backward
-// starting at dst (because the heap bitmap does). In this case, the caller guarantees
-// that only whole bytes in dst need to be written.
-//
-// runGCProg returns the number of 1- or 2-bit entries written to memory.
-func runGCProg(prog, trailer, dst *byte, size int) uintptr {
+// runGCProg returns the number of 1-bit entries written to memory.
+func runGCProg(prog, dst *byte) uintptr {
        dstStart := dst
 
        // Bits waiting to be written to memory.
@@ -1611,20 +1179,9 @@ Run:
                // Flush accumulated full bytes.
                // The rest of the loop assumes that nbits <= 7.
                for ; nbits >= 8; nbits -= 8 {
-                       if size == 1 {
-                               *dst = uint8(bits)
-                               dst = add1(dst)
-                               bits >>= 8
-                       } else {
-                               v := bits&bitPointerAll | bitScanAll
-                               *dst = uint8(v)
-                               dst = add1(dst)
-                               bits >>= 4
-                               v = bits&bitPointerAll | bitScanAll
-                               *dst = uint8(v)
-                               dst = add1(dst)
-                               bits >>= 4
-                       }
+                       *dst = uint8(bits)
+                       dst = add1(dst)
+                       bits >>= 8
                }
 
                // Process one instruction.
@@ -1634,32 +1191,16 @@ Run:
                if inst&0x80 == 0 {
                        // Literal bits; n == 0 means end of program.
                        if n == 0 {
-                               // Program is over; continue in trailer if present.
-                               if trailer != nil {
-                                       p = trailer
-                                       trailer = nil
-                                       continue
-                               }
+                               // Program is over.
                                break Run
                        }
                        nbyte := n / 8
                        for i := uintptr(0); i < nbyte; i++ {
                                bits |= uintptr(*p) << nbits
                                p = add1(p)
-                               if size == 1 {
-                                       *dst = uint8(bits)
-                                       dst = add1(dst)
-                                       bits >>= 8
-                               } else {
-                                       v := bits&0xf | bitScanAll
-                                       *dst = uint8(v)
-                                       dst = add1(dst)
-                                       bits >>= 4
-                                       v = bits&0xf | bitScanAll
-                                       *dst = uint8(v)
-                                       dst = add1(dst)
-                                       bits >>= 4
-                               }
+                               *dst = uint8(bits)
+                               dst = add1(dst)
+                               bits >>= 8
                        }
                        if n %= 8; n > 0 {
                                bits |= uintptr(*p) << nbits
@@ -1708,22 +1249,12 @@ Run:
                        npattern := nbits
 
                        // If we need more bits, fetch them from memory.
-                       if size == 1 {
-                               src = subtract1(src)
-                               for npattern < n {
-                                       pattern <<= 8
-                                       pattern |= uintptr(*src)
-                                       src = subtract1(src)
-                                       npattern += 8
-                               }
-                       } else {
+                       src = subtract1(src)
+                       for npattern < n {
+                               pattern <<= 8
+                               pattern |= uintptr(*src)
                                src = subtract1(src)
-                               for npattern < n {
-                                       pattern <<= 4
-                                       pattern |= uintptr(*src) & 0xf
-                                       src = subtract1(src)
-                                       npattern += 4
-                               }
+                               npattern += 8
                        }
 
                        // We started with the whole bit output buffer,
@@ -1773,20 +1304,11 @@ Run:
                        for ; c >= npattern; c -= npattern {
                                bits |= pattern << nbits
                                nbits += npattern
-                               if size == 1 {
-                                       for nbits >= 8 {
-                                               *dst = uint8(bits)
-                                               dst = add1(dst)
-                                               bits >>= 8
-                                               nbits -= 8
-                                       }
-                               } else {
-                                       for nbits >= 4 {
-                                               *dst = uint8(bits&0xf | bitScanAll)
-                                               dst = add1(dst)
-                                               bits >>= 4
-                                               nbits -= 4
-                                       }
+                               for nbits >= 8 {
+                                       *dst = uint8(bits)
+                                       dst = add1(dst)
+                                       bits >>= 8
+                                       nbits -= 8
                                }
                        }
 
@@ -1803,75 +1325,38 @@ Run:
                // Since nbits <= 7, we know the first few bytes of repeated data
                // are already written to memory.
                off := n - nbits // n > nbits because n > maxBits and nbits <= 7
-               if size == 1 {
-                       // Leading src fragment.
-                       src = subtractb(src, (off+7)/8)
-                       if frag := off & 7; frag != 0 {
-                               bits |= uintptr(*src) >> (8 - frag) << nbits
-                               src = add1(src)
-                               nbits += frag
-                               c -= frag
-                       }
-                       // Main loop: load one byte, write another.
-                       // The bits are rotating through the bit buffer.
-                       for i := c / 8; i > 0; i-- {
-                               bits |= uintptr(*src) << nbits
-                               src = add1(src)
-                               *dst = uint8(bits)
-                               dst = add1(dst)
-                               bits >>= 8
-                       }
-                       // Final src fragment.
-                       if c %= 8; c > 0 {
-                               bits |= (uintptr(*src) & (1<<c - 1)) << nbits
-                               nbits += c
-                       }
-               } else {
-                       // Leading src fragment.
-                       src = subtractb(src, (off+3)/4)
-                       if frag := off & 3; frag != 0 {
-                               bits |= (uintptr(*src) & 0xf) >> (4 - frag) << nbits
-                               src = add1(src)
-                               nbits += frag
-                               c -= frag
-                       }
-                       // Main loop: load one byte, write another.
-                       // The bits are rotating through the bit buffer.
-                       for i := c / 4; i > 0; i-- {
-                               bits |= (uintptr(*src) & 0xf) << nbits
-                               src = add1(src)
-                               *dst = uint8(bits&0xf | bitScanAll)
-                               dst = add1(dst)
-                               bits >>= 4
-                       }
-                       // Final src fragment.
-                       if c %= 4; c > 0 {
-                               bits |= (uintptr(*src) & (1<<c - 1)) << nbits
-                               nbits += c
-                       }
+               // Leading src fragment.
+               src = subtractb(src, (off+7)/8)
+               if frag := off & 7; frag != 0 {
+                       bits |= uintptr(*src) >> (8 - frag) << nbits
+                       src = add1(src)
+                       nbits += frag
+                       c -= frag
                }
-       }
-
-       // Write any final bits out, using full-byte writes, even for the final byte.
-       var totalBits uintptr
-       if size == 1 {
-               totalBits = (uintptr(unsafe.Pointer(dst))-uintptr(unsafe.Pointer(dstStart)))*8 + nbits
-               nbits += -nbits & 7
-               for ; nbits > 0; nbits -= 8 {
+               // Main loop: load one byte, write another.
+               // The bits are rotating through the bit buffer.
+               for i := c / 8; i > 0; i-- {
+                       bits |= uintptr(*src) << nbits
+                       src = add1(src)
                        *dst = uint8(bits)
                        dst = add1(dst)
                        bits >>= 8
                }
-       } else {
-               totalBits = (uintptr(unsafe.Pointer(dst))-uintptr(unsafe.Pointer(dstStart)))*4 + nbits
-               nbits += -nbits & 3
-               for ; nbits > 0; nbits -= 4 {
-                       v := bits&0xf | bitScanAll
-                       *dst = uint8(v)
-                       dst = add1(dst)
-                       bits >>= 4
+               // Final src fragment.
+               if c %= 8; c > 0 {
+                       bits |= (uintptr(*src) & (1<<c - 1)) << nbits
+                       nbits += c
                }
        }
+
+       // Write any final bits out, using full-byte writes, even for the final byte.
+       totalBits := (uintptr(unsafe.Pointer(dst))-uintptr(unsafe.Pointer(dstStart)))*8 + nbits
+       nbits += -nbits & 7
+       for ; nbits > 0; nbits -= 8 {
+               *dst = uint8(bits)
+               dst = add1(dst)
+               bits >>= 8
+       }
        return totalBits
 }
 
@@ -1886,7 +1371,7 @@ func materializeGCProg(ptrdata uintptr, prog *byte) *mspan {
        // Compute the number of pages needed for bitmapBytes.
        pages := divRoundUp(bitmapBytes, pageSize)
        s := mheap_.allocManual(pages, spanAllocPtrScalarBits)
-       runGCProg(addb(prog, 4), nil, (*byte)(unsafe.Pointer(s.startAddr)), 1)
+       runGCProg(addb(prog, 4), (*byte)(unsafe.Pointer(s.startAddr)))
        return s
 }
 func dematerializeGCProg(s *mspan) {
@@ -1940,26 +1425,12 @@ func dumpGCProg(p *byte) {
 
 // Testing.
 
-func getgcmaskcb(frame *stkframe, ctxt unsafe.Pointer) bool {
-       target := (*stkframe)(ctxt)
-       if frame.sp <= target.sp && target.sp < frame.varp {
-               *target = *frame
-               return false
-       }
-       return true
-}
-
-// gcbits returns the GC type info for x, for testing.
+// reflect_gcbits returns the GC type info for x, for testing.
 // The result is the bitmap entries (0 or 1), one entry per byte.
+//
 //go:linkname reflect_gcbits reflect.gcbits
 func reflect_gcbits(x any) []byte {
-       ret := getgcmask(x)
-       typ := (*ptrtype)(unsafe.Pointer(efaceOf(&x)._type)).elem
-       nptr := typ.ptrdata / goarch.PtrSize
-       for uintptr(len(ret)) > nptr && ret[len(ret)-1] == 0 {
-               ret = ret[:len(ret)-1]
-       }
-       return ret
+       return getgcmask(x)
 }
 
 // Returns GC type info for the pointer stored in ep for testing.
@@ -1974,7 +1445,7 @@ func getgcmask(ep any) (mask []byte) {
                // data
                if datap.data <= uintptr(p) && uintptr(p) < datap.edata {
                        bitmap := datap.gcdatamask.bytedata
-                       n := (*ptrtype)(unsafe.Pointer(t)).elem.size
+                       n := (*ptrtype)(unsafe.Pointer(t)).Elem.Size_
                        mask = make([]byte, n/goarch.PtrSize)
                        for i := uintptr(0); i < n; i += goarch.PtrSize {
                                off := (uintptr(p) + i - datap.data) / goarch.PtrSize
@@ -1986,7 +1457,7 @@ func getgcmask(ep any) (mask []byte) {
                // bss
                if datap.bss <= uintptr(p) && uintptr(p) < datap.ebss {
                        bitmap := datap.gcbssmask.bytedata
-                       n := (*ptrtype)(unsafe.Pointer(t)).elem.size
+                       n := (*ptrtype)(unsafe.Pointer(t)).Elem.Size_
                        mask = make([]byte, n/goarch.PtrSize)
                        for i := uintptr(0); i < n; i += goarch.PtrSize {
                                off := (uintptr(p) + i - datap.bss) / goarch.PtrSize
@@ -1998,38 +1469,46 @@ func getgcmask(ep any) (mask []byte) {
 
        // heap
        if base, s, _ := findObject(uintptr(p), 0, 0); base != 0 {
-               hbits := heapBitsForAddr(base)
+               if s.spanclass.noscan() {
+                       return nil
+               }
                n := s.elemsize
+               hbits := heapBitsForAddr(base, n)
                mask = make([]byte, n/goarch.PtrSize)
-               for i := uintptr(0); i < n; i += goarch.PtrSize {
-                       if hbits.isPointer() {
-                               mask[i/goarch.PtrSize] = 1
-                       }
-                       if !hbits.morePointers() {
-                               mask = mask[:i/goarch.PtrSize]
+               for {
+                       var addr uintptr
+                       if hbits, addr = hbits.next(); addr == 0 {
                                break
                        }
-                       hbits = hbits.next()
+                       mask[(addr-base)/goarch.PtrSize] = 1
+               }
+               // Callers expect this mask to end at the last pointer.
+               for len(mask) > 0 && mask[len(mask)-1] == 0 {
+                       mask = mask[:len(mask)-1]
                }
                return
        }
 
        // stack
-       if _g_ := getg(); _g_.m.curg.stack.lo <= uintptr(p) && uintptr(p) < _g_.m.curg.stack.hi {
-               var frame stkframe
-               frame.sp = uintptr(p)
-               _g_ := getg()
-               gentraceback(_g_.m.curg.sched.pc, _g_.m.curg.sched.sp, 0, _g_.m.curg, 0, nil, 1000, getgcmaskcb, noescape(unsafe.Pointer(&frame)), 0)
-               if frame.fn.valid() {
-                       locals, _, _ := getStackMap(&frame, nil, false)
+       if gp := getg(); gp.m.curg.stack.lo <= uintptr(p) && uintptr(p) < gp.m.curg.stack.hi {
+               found := false
+               var u unwinder
+               for u.initAt(gp.m.curg.sched.pc, gp.m.curg.sched.sp, 0, gp.m.curg, 0); u.valid(); u.next() {
+                       if u.frame.sp <= uintptr(p) && uintptr(p) < u.frame.varp {
+                               found = true
+                               break
+                       }
+               }
+               if found {
+                       locals, _, _ := u.frame.getStackMap(false)
                        if locals.n == 0 {
                                return
                        }
                        size := uintptr(locals.n) * goarch.PtrSize
-                       n := (*ptrtype)(unsafe.Pointer(t)).elem.size
+                       n := (*ptrtype)(unsafe.Pointer(t)).Elem.Size_
                        mask = make([]byte, n/goarch.PtrSize)
                        for i := uintptr(0); i < n; i += goarch.PtrSize {
-                               off := (uintptr(p) + i - frame.varp + size) / goarch.PtrSize
+                               off := (uintptr(p) + i - u.frame.varp + size) / goarch.PtrSize
                                mask[i/goarch.PtrSize] = locals.ptrbit(off)
                        }
                }
@@ -2041,3 +1520,98 @@ func getgcmask(ep any) (mask []byte) {
        // must not have pointers
        return
 }
+
+// userArenaHeapBitsSetType is the equivalent of heapBitsSetType but for
+// non-slice-backing-store Go values allocated in a user arena chunk. It
+// sets up the heap bitmap for the value with type typ allocated at address ptr.
+// base is the base address of the arena chunk.
+func userArenaHeapBitsSetType(typ *_type, ptr unsafe.Pointer, base uintptr) {
+       h := writeHeapBitsForAddr(uintptr(ptr))
+
+       // Our last allocation might have ended right at a noMorePtrs mark,
+       // which we would not have erased. We need to erase that mark here,
+       // because we're going to start adding new heap bitmap bits.
+       // We only need to clear one mark, because below we make sure to
+       // pad out the bits with zeroes and only write one noMorePtrs bit
+       // for each new object.
+       // (This is only necessary at noMorePtrs boundaries, as noMorePtrs
+       // marks within an object allocated with newAt will be erased by
+       // the normal writeHeapBitsForAddr mechanism.)
+       //
+       // Note that we skip this if this is the first allocation in the
+       // arena because there's definitely no previous noMorePtrs mark
+       // (in fact, we *must* do this, because we're going to try to back
+       // up a pointer to fix this up).
+       if uintptr(ptr)%(8*goarch.PtrSize*goarch.PtrSize) == 0 && uintptr(ptr) != base {
+               // Back up one pointer and rewrite that pointer. That will
+               // cause the writeHeapBits implementation to clear the
+               // noMorePtrs bit we need to clear.
+               r := heapBitsForAddr(uintptr(ptr)-goarch.PtrSize, goarch.PtrSize)
+               _, p := r.next()
+               b := uintptr(0)
+               if p == uintptr(ptr)-goarch.PtrSize {
+                       b = 1
+               }
+               h = writeHeapBitsForAddr(uintptr(ptr) - goarch.PtrSize)
+               h = h.write(b, 1)
+       }
+
+       p := typ.GCData // start of 1-bit pointer mask (or GC program)
+       var gcProgBits uintptr
+       if typ.Kind_&kindGCProg != 0 {
+               // Expand gc program, using the object itself for storage.
+               gcProgBits = runGCProg(addb(p, 4), (*byte)(ptr))
+               p = (*byte)(ptr)
+       }
+       nb := typ.PtrBytes / goarch.PtrSize
+
+       for i := uintptr(0); i < nb; i += ptrBits {
+               k := nb - i
+               if k > ptrBits {
+                       k = ptrBits
+               }
+               h = h.write(readUintptr(addb(p, i/8)), k)
+       }
+       // Note: we call pad here to ensure we emit explicit 0 bits
+       // for the pointerless tail of the object. This ensures that
+       // there's only a single noMorePtrs mark for the next object
+       // to clear. We don't need to do this to clear stale noMorePtrs
+       // markers from previous uses because arena chunk pointer bitmaps
+       // are always fully cleared when reused.
+       h = h.pad(typ.Size_ - typ.PtrBytes)
+       h.flush(uintptr(ptr), typ.Size_)
+
+       if typ.Kind_&kindGCProg != 0 {
+               // Zero out temporary ptrmask buffer inside object.
+               memclrNoHeapPointers(ptr, (gcProgBits+7)/8)
+       }
+
+       // Double-check that the bitmap was written out correctly.
+       //
+       // Derived from heapBitsSetType.
+       const doubleCheck = false
+       if doubleCheck {
+               size := typ.Size_
+               x := uintptr(ptr)
+               h := heapBitsForAddr(x, size)
+               for i := uintptr(0); i < size; i += goarch.PtrSize {
+                       // Compute the pointer bit we want at offset i.
+                       want := false
+                       off := i % typ.Size_
+                       if off < typ.PtrBytes {
+                               j := off / goarch.PtrSize
+                               want = *addb(typ.GCData, j/8)>>(j%8)&1 != 0
+                       }
+                       if want {
+                               var addr uintptr
+                               h, addr = h.next()
+                               if addr != x+i {
+                                       throw("userArenaHeapBitsSetType: pointer entry not correct")
+                               }
+                       }
+               }
+               if _, addr := h.next(); addr != 0 {
+                       throw("userArenaHeapBitsSetType: extra pointer")
+               }
+       }
+}