]> Cypherpunks.ru repositories - gostls13.git/commitdiff
runtime: add the allocation headers GOEXPERIMENT and fork files
authorMichael Anthony Knyszek <mknyszek@google.com>
Sat, 28 Oct 2023 16:17:02 +0000 (16:17 +0000)
committerMichael Knyszek <mknyszek@google.com>
Thu, 9 Nov 2023 19:57:50 +0000 (19:57 +0000)
This change adds the allocation headers GOEXPERIMENT which is a no-op.
It forks two runtime files temporarily to make the GOEXPERIMENT easier
to maintain. The forked files are mbitmap.go and msize.go.

Change-Id: I60202c00e614e4517de7dd000029cf80dd0121ef
Reviewed-on: https://go-review.googlesource.com/c/go/+/537980
Reviewed-by: Cherry Mui <cherryyz@google.com>
LUCI-TryBot-Result: Go LUCI <golang-scoped@luci-project-accounts.iam.gserviceaccount.com>
Reviewed-by: Keith Randall <khr@golang.org>
src/internal/goexperiment/exp_allocheaders_off.go [new file with mode: 0644]
src/internal/goexperiment/exp_allocheaders_on.go [new file with mode: 0644]
src/internal/goexperiment/flags.go
src/runtime/mbitmap.go
src/runtime/mbitmap_allocheaders.go [new file with mode: 0644]
src/runtime/mbitmap_noallocheaders.go [new file with mode: 0644]
src/runtime/msize_allocheaders.go [moved from src/runtime/msize.go with 95% similarity]
src/runtime/msize_noallocheaders.go [new file with mode: 0644]

diff --git a/src/internal/goexperiment/exp_allocheaders_off.go b/src/internal/goexperiment/exp_allocheaders_off.go
new file mode 100644 (file)
index 0000000..72c702f
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,8 @@
+// Code generated by mkconsts.go. DO NOT EDIT.
+
+//go:build !goexperiment.allocheaders
+
+package goexperiment
+
+const AllocHeaders = false
+const AllocHeadersInt = 0
diff --git a/src/internal/goexperiment/exp_allocheaders_on.go b/src/internal/goexperiment/exp_allocheaders_on.go
new file mode 100644 (file)
index 0000000..f9f2965
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,8 @@
+// Code generated by mkconsts.go. DO NOT EDIT.
+
+//go:build goexperiment.allocheaders
+
+package goexperiment
+
+const AllocHeaders = true
+const AllocHeadersInt = 1
index 064e70a35dc0bf1b2ba85066b6df6101efe4f3fe..12b788234383323fa67beee709c1292d56f37107 100644 (file)
@@ -116,4 +116,11 @@ type Flags struct {
 
        // RangeFunc enables range over func.
        RangeFunc bool
+
+       // Range enables range over int and func.
+       Range bool
+
+       // AllocHeaders enables a different, more efficient way for the GC to
+       // manage heap metadata.
+       AllocHeaders bool
 }
index 2bcf454797fbc57b870e2bb4a2b3a889dcf3d631..a0402d2933b2e4332477d431ddc689cca23f01cc 100644 (file)
@@ -2,41 +2,6 @@
 // Use of this source code is governed by a BSD-style
 // license that can be found in the LICENSE file.
 
-// Garbage collector: type and heap bitmaps.
-//
-// Stack, data, and bss bitmaps
-//
-// Stack frames and global variables in the data and bss sections are
-// described by bitmaps with 1 bit per pointer-sized word. A "1" bit
-// means the word is a live pointer to be visited by the GC (referred to
-// as "pointer"). A "0" bit means the word should be ignored by GC
-// (referred to as "scalar", though it could be a dead pointer value).
-//
-// Heap bitmap
-//
-// 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/.)
-//
-// 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 bitmap for noscan spans is set to all zero at span allocation time.
-//
-// The bitmap for unallocated objects in scannable spans is not maintained
-// (can be junk).
-
 package runtime
 
 import (
@@ -46,27 +11,6 @@ import (
        "unsafe"
 )
 
-// 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
@@ -404,251 +348,6 @@ func reflect_verifyNotInHeapPtr(p uintptr) bool {
 
 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
-}
-
-// 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.
-//
-// nosplit because it is used during write barriers and must not be preempted.
-//
-//go:nosplit
-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 {
-               // 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 heapBits{addr: addr, size: size, mask: mask, valid: valid}
-}
-
-// 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) 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
-               }
-
-               // Grab more bits and try again.
-               h = heapBitsForAddr(h.addr, h.size)
-       }
-}
-
-// 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.
-//
-//go:nosplit
-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
-// for every pointer slot in the memory range [src, src+size),
-// using pointer/scalar information from [dst, dst+size).
-// This executes the write barriers necessary before a memmove.
-// src, dst, and size must be pointer-aligned.
-// The range [dst, dst+size) must lie within a single object.
-// It does not perform the actual writes.
-//
-// As a special case, src == 0 indicates that this is being used for a
-// memclr. bulkBarrierPreWrite will pass 0 for the src of each write
-// barrier.
-//
-// Callers should call bulkBarrierPreWrite immediately before
-// calling memmove(dst, src, size). This function is marked nosplit
-// to avoid being preempted; the GC must not stop the goroutine
-// between the memmove and the execution of the barriers.
-// The caller is also responsible for cgo pointer checks if this
-// may be writing Go pointers into non-Go memory.
-//
-// 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.PtrBytes.
-//
-// 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.enabled {
-               return
-       }
-       if s := spanOf(dst); s == nil {
-               // If dst is a global, use the data or BSS bitmaps to
-               // execute write barriers.
-               for _, datap := range activeModules() {
-                       if datap.data <= dst && dst < datap.edata {
-                               bulkBarrierBitmap(dst, src, size, dst-datap.data, datap.gcdatamask.bytedata)
-                               return
-                       }
-               }
-               for _, datap := range activeModules() {
-                       if datap.bss <= dst && dst < datap.ebss {
-                               bulkBarrierBitmap(dst, src, size, dst-datap.bss, datap.gcbssmask.bytedata)
-                               return
-                       }
-               }
-               return
-       } else if s.state.get() != mSpanInUse || dst < s.base() || s.limit <= dst {
-               // dst was heap memory at some point, but isn't now.
-               // It can't be a global. It must be either our stack,
-               // or in the case of direct channel sends, it could be
-               // another stack. Either way, no need for barriers.
-               // This will also catch if dst is in a freed span,
-               // though that should never have.
-               return
-       }
-
-       buf := &getg().m.p.ptr().wbBuf
-       h := heapBitsForAddr(dst, size)
-       if src == 0 {
-               for {
-                       var addr uintptr
-                       if h, addr = h.next(); addr == 0 {
-                               break
-                       }
-                       dstx := (*uintptr)(unsafe.Pointer(addr))
-                       p := buf.get1()
-                       p[0] = *dstx
-               }
-       } else {
-               for {
-                       var addr uintptr
-                       if h, addr = h.next(); addr == 0 {
-                               break
-                       }
-                       dstx := (*uintptr)(unsafe.Pointer(addr))
-                       srcx := (*uintptr)(unsafe.Pointer(src + (addr - dst)))
-                       p := buf.get2()
-                       p[0] = *dstx
-                       p[1] = *srcx
-               }
-       }
-}
-
-// bulkBarrierPreWriteSrcOnly is like bulkBarrierPreWrite but
-// does not execute write barriers for [dst, dst+size).
-//
-// In addition to the requirements of bulkBarrierPreWrite
-// callers need to ensure [dst, dst+size) is zeroed.
-//
-// 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.enabled {
-               return
-       }
-       buf := &getg().m.p.ptr().wbBuf
-       h := heapBitsForAddr(dst, size)
-       for {
-               var addr uintptr
-               if h, addr = h.next(); addr == 0 {
-                       break
-               }
-               srcx := (*uintptr)(unsafe.Pointer(addr - dst + src))
-               p := buf.get1()
-               p[0] = *srcx
-       }
-}
-
 // bulkBarrierBitmap executes write barriers for copying from [src,
 // src+size) to [dst, dst+size) using a 1-bit pointer bitmap. src is
 // assumed to start maskOffset bytes into the data covered by the
@@ -741,33 +440,6 @@ func typeBitsBulkBarrier(typ *_type, dst, src, size uintptr) {
        }
 }
 
-// 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
-       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 {
@@ -788,146 +460,6 @@ 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 {
@@ -941,197 +473,6 @@ func readUintptr(p *byte) uintptr {
        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.)
-// If dataSize < size, the fragment [x+dataSize, x+size) is
-// recorded as non-pointer data.
-// It is known that the type has pointers somewhere;
-// malloc does not call heapBitsSetType when there are no pointers,
-// because all free objects are marked as noscan during
-// heapBitsSweepSpan.
-//
-// There can only be one allocation from a given span active at a time,
-// 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.
-//
-// There can be read-write races between heapBitsSetType and things
-// that read the heap bitmap like scanobject. However, since
-// heapBitsSetType is only used for objects that have not yet been
-// made reachable, readers will ignore bits being modified by this
-// function. This does mean this function cannot transiently modify
-// bits that belong to neighboring objects. Also, on weakly-ordered
-// machines, callers must execute a store/store (publication) barrier
-// between calling this function and making the object reachable.
-func heapBitsSetType(x, size, dataSize uintptr, typ *_type) {
-       const doubleCheck = false // slow but helpful; enable to test modifications to this code
-
-       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),
-               // (*mspan).initHeapBits sets the pointer bits for us.
-               // Nothing to do here.
-               if doubleCheck {
-                       h, addr := heapBitsForAddr(x, size).next()
-                       if addr != x {
-                               throw("heapBitsSetType: pointer bit missing")
-                       }
-                       _, addr = h.next()
-                       if addr != 0 {
-                               throw("heapBitsSetType: second pointer bit found")
-                       }
-               }
-               return
-       }
-
-       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
-                       }
-                       h = h.write(uintptr(*p), j)
-
-                       if i+typ.Size_ == dataSize {
-                               break // no padding after last element
-                       }
-
-                       // Pad with zeros to the start of the next element.
-                       h = h.pad(typ.Size_ - n*goarch.PtrSize)
-               }
-
-               h.flush(x, size)
-
-               // 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.PtrBytes is the number of words in the prefix
-       // of the object that contains pointers. That is, the final
-       // 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.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".
-
-       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)
-               }
-       } 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
-                               }
-                       }
-                       for n > 1 {
-                               h = h.write(m, words)
-                               n--
-                       }
-                       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)
-                       }
-               }
-       }
-       h.flush(x, size)
-
-       if doubleCheck {
-               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
-                               }
-                       }
-                       if want {
-                               var addr uintptr
-                               h, addr = h.next()
-                               if addr != x+i {
-                                       throw("heapBitsSetType: pointer entry not correct")
-                               }
-                       }
-               }
-               if _, addr := h.next(); addr != 0 {
-                       throw("heapBitsSetType: extra pointer")
-               }
-       }
-}
-
 var debugPtrmask struct {
        lock mutex
        data *byte
@@ -1432,186 +773,3 @@ func dumpGCProg(p *byte) {
 func reflect_gcbits(x any) []byte {
        return getgcmask(x)
 }
-
-// Returns GC type info for the pointer stored in ep for testing.
-// If ep points to the stack, only static live information will be returned
-// (i.e. not for objects which are only dynamically live stack objects).
-func getgcmask(ep any) (mask []byte) {
-       e := *efaceOf(&ep)
-       p := e.data
-       t := e._type
-       // data or bss
-       for _, datap := range activeModules() {
-               // data
-               if datap.data <= uintptr(p) && uintptr(p) < datap.edata {
-                       bitmap := datap.gcdatamask.bytedata
-                       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
-                               mask[i/goarch.PtrSize] = (*addb(bitmap, off/8) >> (off % 8)) & 1
-                       }
-                       return
-               }
-
-               // bss
-               if datap.bss <= uintptr(p) && uintptr(p) < datap.ebss {
-                       bitmap := datap.gcbssmask.bytedata
-                       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
-                               mask[i/goarch.PtrSize] = (*addb(bitmap, off/8) >> (off % 8)) & 1
-                       }
-                       return
-               }
-       }
-
-       // heap
-       if base, s, _ := findObject(uintptr(p), 0, 0); base != 0 {
-               if s.spanclass.noscan() {
-                       return nil
-               }
-               n := s.elemsize
-               hbits := heapBitsForAddr(base, n)
-               mask = make([]byte, n/goarch.PtrSize)
-               for {
-                       var addr uintptr
-                       if hbits, addr = hbits.next(); addr == 0 {
-                               break
-                       }
-                       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 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_
-                       mask = make([]byte, n/goarch.PtrSize)
-                       for i := uintptr(0); i < n; i += goarch.PtrSize {
-                               off := (uintptr(p) + i - u.frame.varp + size) / goarch.PtrSize
-                               mask[i/goarch.PtrSize] = locals.ptrbit(off)
-                       }
-               }
-               return
-       }
-
-       // otherwise, not something the GC knows about.
-       // possibly read-only data, like malloc(0).
-       // 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")
-               }
-       }
-}
diff --git a/src/runtime/mbitmap_allocheaders.go b/src/runtime/mbitmap_allocheaders.go
new file mode 100644 (file)
index 0000000..5930d29
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,857 @@
+// Copyright 2023 The Go Authors. All rights reserved.
+// Use of this source code is governed by a BSD-style
+// license that can be found in the LICENSE file.
+
+//go:build goexperiment.allocheaders
+
+// Garbage collector: type and heap bitmaps.
+//
+// Stack, data, and bss bitmaps
+//
+// Stack frames and global variables in the data and bss sections are
+// described by bitmaps with 1 bit per pointer-sized word. A "1" bit
+// means the word is a live pointer to be visited by the GC (referred to
+// as "pointer"). A "0" bit means the word should be ignored by GC
+// (referred to as "scalar", though it could be a dead pointer value).
+//
+// Heap bitmap
+//
+// 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/.)
+//
+// 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 bitmap for noscan spans is set to all zero at span allocation time.
+//
+// The bitmap for unallocated objects in scannable spans is not maintained
+// (can be junk).
+
+package runtime
+
+import (
+       "internal/goarch"
+       "runtime/internal/sys"
+       "unsafe"
+)
+
+// 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
+}
+
+// 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
+}
+
+// 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.
+//
+// nosplit because it is used during write barriers and must not be preempted.
+//
+//go:nosplit
+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 {
+               // 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 heapBits{addr: addr, size: size, mask: mask, valid: valid}
+}
+
+// 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) 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
+               }
+
+               // Grab more bits and try again.
+               h = heapBitsForAddr(h.addr, h.size)
+       }
+}
+
+// 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.
+//
+//go:nosplit
+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
+// for every pointer slot in the memory range [src, src+size),
+// using pointer/scalar information from [dst, dst+size).
+// This executes the write barriers necessary before a memmove.
+// src, dst, and size must be pointer-aligned.
+// The range [dst, dst+size) must lie within a single object.
+// It does not perform the actual writes.
+//
+// As a special case, src == 0 indicates that this is being used for a
+// memclr. bulkBarrierPreWrite will pass 0 for the src of each write
+// barrier.
+//
+// Callers should call bulkBarrierPreWrite immediately before
+// calling memmove(dst, src, size). This function is marked nosplit
+// to avoid being preempted; the GC must not stop the goroutine
+// between the memmove and the execution of the barriers.
+// The caller is also responsible for cgo pointer checks if this
+// may be writing Go pointers into non-Go memory.
+//
+// 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.PtrBytes.
+//
+// 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.enabled {
+               return
+       }
+       if s := spanOf(dst); s == nil {
+               // If dst is a global, use the data or BSS bitmaps to
+               // execute write barriers.
+               for _, datap := range activeModules() {
+                       if datap.data <= dst && dst < datap.edata {
+                               bulkBarrierBitmap(dst, src, size, dst-datap.data, datap.gcdatamask.bytedata)
+                               return
+                       }
+               }
+               for _, datap := range activeModules() {
+                       if datap.bss <= dst && dst < datap.ebss {
+                               bulkBarrierBitmap(dst, src, size, dst-datap.bss, datap.gcbssmask.bytedata)
+                               return
+                       }
+               }
+               return
+       } else if s.state.get() != mSpanInUse || dst < s.base() || s.limit <= dst {
+               // dst was heap memory at some point, but isn't now.
+               // It can't be a global. It must be either our stack,
+               // or in the case of direct channel sends, it could be
+               // another stack. Either way, no need for barriers.
+               // This will also catch if dst is in a freed span,
+               // though that should never have.
+               return
+       }
+
+       buf := &getg().m.p.ptr().wbBuf
+       h := heapBitsForAddr(dst, size)
+       if src == 0 {
+               for {
+                       var addr uintptr
+                       if h, addr = h.next(); addr == 0 {
+                               break
+                       }
+                       dstx := (*uintptr)(unsafe.Pointer(addr))
+                       p := buf.get1()
+                       p[0] = *dstx
+               }
+       } else {
+               for {
+                       var addr uintptr
+                       if h, addr = h.next(); addr == 0 {
+                               break
+                       }
+                       dstx := (*uintptr)(unsafe.Pointer(addr))
+                       srcx := (*uintptr)(unsafe.Pointer(src + (addr - dst)))
+                       p := buf.get2()
+                       p[0] = *dstx
+                       p[1] = *srcx
+               }
+       }
+}
+
+// bulkBarrierPreWriteSrcOnly is like bulkBarrierPreWrite but
+// does not execute write barriers for [dst, dst+size).
+//
+// In addition to the requirements of bulkBarrierPreWrite
+// callers need to ensure [dst, dst+size) is zeroed.
+//
+// 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.enabled {
+               return
+       }
+       buf := &getg().m.p.ptr().wbBuf
+       h := heapBitsForAddr(dst, size)
+       for {
+               var addr uintptr
+               if h, addr = h.next(); addr == 0 {
+                       break
+               }
+               srcx := (*uintptr)(unsafe.Pointer(addr - dst + src))
+               p := buf.get1()
+               p[0] = *srcx
+       }
+}
+
+// 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
+       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)
+}
+
+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
+       }
+}
+
+// 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.)
+// If dataSize < size, the fragment [x+dataSize, x+size) is
+// recorded as non-pointer data.
+// It is known that the type has pointers somewhere;
+// malloc does not call heapBitsSetType when there are no pointers,
+// because all free objects are marked as noscan during
+// heapBitsSweepSpan.
+//
+// There can only be one allocation from a given span active at a time,
+// 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.
+//
+// There can be read-write races between heapBitsSetType and things
+// that read the heap bitmap like scanobject. However, since
+// heapBitsSetType is only used for objects that have not yet been
+// made reachable, readers will ignore bits being modified by this
+// function. This does mean this function cannot transiently modify
+// bits that belong to neighboring objects. Also, on weakly-ordered
+// machines, callers must execute a store/store (publication) barrier
+// between calling this function and making the object reachable.
+func heapBitsSetType(x, size, dataSize uintptr, typ *_type) {
+       const doubleCheck = false // slow but helpful; enable to test modifications to this code
+
+       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),
+               // (*mspan).initHeapBits sets the pointer bits for us.
+               // Nothing to do here.
+               if doubleCheck {
+                       h, addr := heapBitsForAddr(x, size).next()
+                       if addr != x {
+                               throw("heapBitsSetType: pointer bit missing")
+                       }
+                       _, addr = h.next()
+                       if addr != 0 {
+                               throw("heapBitsSetType: second pointer bit found")
+                       }
+               }
+               return
+       }
+
+       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
+                       }
+                       h = h.write(uintptr(*p), j)
+
+                       if i+typ.Size_ == dataSize {
+                               break // no padding after last element
+                       }
+
+                       // Pad with zeros to the start of the next element.
+                       h = h.pad(typ.Size_ - n*goarch.PtrSize)
+               }
+
+               h.flush(x, size)
+
+               // 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.PtrBytes is the number of words in the prefix
+       // of the object that contains pointers. That is, the final
+       // 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.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".
+
+       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)
+               }
+       } 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
+                               }
+                       }
+                       for n > 1 {
+                               h = h.write(m, words)
+                               n--
+                       }
+                       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)
+                       }
+               }
+       }
+       h.flush(x, size)
+
+       if doubleCheck {
+               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
+                               }
+                       }
+                       if want {
+                               var addr uintptr
+                               h, addr = h.next()
+                               if addr != x+i {
+                                       throw("heapBitsSetType: pointer entry not correct")
+                               }
+                       }
+               }
+               if _, addr := h.next(); addr != 0 {
+                       throw("heapBitsSetType: extra pointer")
+               }
+       }
+}
+
+// Testing.
+
+// Returns GC type info for the pointer stored in ep for testing.
+// If ep points to the stack, only static live information will be returned
+// (i.e. not for objects which are only dynamically live stack objects).
+func getgcmask(ep any) (mask []byte) {
+       e := *efaceOf(&ep)
+       p := e.data
+       t := e._type
+       // data or bss
+       for _, datap := range activeModules() {
+               // data
+               if datap.data <= uintptr(p) && uintptr(p) < datap.edata {
+                       bitmap := datap.gcdatamask.bytedata
+                       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
+                               mask[i/goarch.PtrSize] = (*addb(bitmap, off/8) >> (off % 8)) & 1
+                       }
+                       return
+               }
+
+               // bss
+               if datap.bss <= uintptr(p) && uintptr(p) < datap.ebss {
+                       bitmap := datap.gcbssmask.bytedata
+                       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
+                               mask[i/goarch.PtrSize] = (*addb(bitmap, off/8) >> (off % 8)) & 1
+                       }
+                       return
+               }
+       }
+
+       // heap
+       if base, s, _ := findObject(uintptr(p), 0, 0); base != 0 {
+               if s.spanclass.noscan() {
+                       return nil
+               }
+               n := s.elemsize
+               hbits := heapBitsForAddr(base, n)
+               mask = make([]byte, n/goarch.PtrSize)
+               for {
+                       var addr uintptr
+                       if hbits, addr = hbits.next(); addr == 0 {
+                               break
+                       }
+                       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 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_
+                       mask = make([]byte, n/goarch.PtrSize)
+                       for i := uintptr(0); i < n; i += goarch.PtrSize {
+                               off := (uintptr(p) + i - u.frame.varp + size) / goarch.PtrSize
+                               mask[i/goarch.PtrSize] = locals.ptrbit(off)
+                       }
+               }
+               return
+       }
+
+       // otherwise, not something the GC knows about.
+       // possibly read-only data, like malloc(0).
+       // 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")
+               }
+       }
+}
diff --git a/src/runtime/mbitmap_noallocheaders.go b/src/runtime/mbitmap_noallocheaders.go
new file mode 100644 (file)
index 0000000..7e313e0
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,857 @@
+// Copyright 2023 The Go Authors. All rights reserved.
+// Use of this source code is governed by a BSD-style
+// license that can be found in the LICENSE file.
+
+//go:build !goexperiment.allocheaders
+
+// Garbage collector: type and heap bitmaps.
+//
+// Stack, data, and bss bitmaps
+//
+// Stack frames and global variables in the data and bss sections are
+// described by bitmaps with 1 bit per pointer-sized word. A "1" bit
+// means the word is a live pointer to be visited by the GC (referred to
+// as "pointer"). A "0" bit means the word should be ignored by GC
+// (referred to as "scalar", though it could be a dead pointer value).
+//
+// Heap bitmap
+//
+// 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/.)
+//
+// 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 bitmap for noscan spans is set to all zero at span allocation time.
+//
+// The bitmap for unallocated objects in scannable spans is not maintained
+// (can be junk).
+
+package runtime
+
+import (
+       "internal/goarch"
+       "runtime/internal/sys"
+       "unsafe"
+)
+
+// 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
+}
+
+// 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
+}
+
+// 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.
+//
+// nosplit because it is used during write barriers and must not be preempted.
+//
+//go:nosplit
+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 {
+               // 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 heapBits{addr: addr, size: size, mask: mask, valid: valid}
+}
+
+// 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) 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
+               }
+
+               // Grab more bits and try again.
+               h = heapBitsForAddr(h.addr, h.size)
+       }
+}
+
+// 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.
+//
+//go:nosplit
+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
+// for every pointer slot in the memory range [src, src+size),
+// using pointer/scalar information from [dst, dst+size).
+// This executes the write barriers necessary before a memmove.
+// src, dst, and size must be pointer-aligned.
+// The range [dst, dst+size) must lie within a single object.
+// It does not perform the actual writes.
+//
+// As a special case, src == 0 indicates that this is being used for a
+// memclr. bulkBarrierPreWrite will pass 0 for the src of each write
+// barrier.
+//
+// Callers should call bulkBarrierPreWrite immediately before
+// calling memmove(dst, src, size). This function is marked nosplit
+// to avoid being preempted; the GC must not stop the goroutine
+// between the memmove and the execution of the barriers.
+// The caller is also responsible for cgo pointer checks if this
+// may be writing Go pointers into non-Go memory.
+//
+// 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.PtrBytes.
+//
+// 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.enabled {
+               return
+       }
+       if s := spanOf(dst); s == nil {
+               // If dst is a global, use the data or BSS bitmaps to
+               // execute write barriers.
+               for _, datap := range activeModules() {
+                       if datap.data <= dst && dst < datap.edata {
+                               bulkBarrierBitmap(dst, src, size, dst-datap.data, datap.gcdatamask.bytedata)
+                               return
+                       }
+               }
+               for _, datap := range activeModules() {
+                       if datap.bss <= dst && dst < datap.ebss {
+                               bulkBarrierBitmap(dst, src, size, dst-datap.bss, datap.gcbssmask.bytedata)
+                               return
+                       }
+               }
+               return
+       } else if s.state.get() != mSpanInUse || dst < s.base() || s.limit <= dst {
+               // dst was heap memory at some point, but isn't now.
+               // It can't be a global. It must be either our stack,
+               // or in the case of direct channel sends, it could be
+               // another stack. Either way, no need for barriers.
+               // This will also catch if dst is in a freed span,
+               // though that should never have.
+               return
+       }
+
+       buf := &getg().m.p.ptr().wbBuf
+       h := heapBitsForAddr(dst, size)
+       if src == 0 {
+               for {
+                       var addr uintptr
+                       if h, addr = h.next(); addr == 0 {
+                               break
+                       }
+                       dstx := (*uintptr)(unsafe.Pointer(addr))
+                       p := buf.get1()
+                       p[0] = *dstx
+               }
+       } else {
+               for {
+                       var addr uintptr
+                       if h, addr = h.next(); addr == 0 {
+                               break
+                       }
+                       dstx := (*uintptr)(unsafe.Pointer(addr))
+                       srcx := (*uintptr)(unsafe.Pointer(src + (addr - dst)))
+                       p := buf.get2()
+                       p[0] = *dstx
+                       p[1] = *srcx
+               }
+       }
+}
+
+// bulkBarrierPreWriteSrcOnly is like bulkBarrierPreWrite but
+// does not execute write barriers for [dst, dst+size).
+//
+// In addition to the requirements of bulkBarrierPreWrite
+// callers need to ensure [dst, dst+size) is zeroed.
+//
+// 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.enabled {
+               return
+       }
+       buf := &getg().m.p.ptr().wbBuf
+       h := heapBitsForAddr(dst, size)
+       for {
+               var addr uintptr
+               if h, addr = h.next(); addr == 0 {
+                       break
+               }
+               srcx := (*uintptr)(unsafe.Pointer(addr - dst + src))
+               p := buf.get1()
+               p[0] = *srcx
+       }
+}
+
+// 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
+       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)
+}
+
+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
+       }
+}
+
+// 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.)
+// If dataSize < size, the fragment [x+dataSize, x+size) is
+// recorded as non-pointer data.
+// It is known that the type has pointers somewhere;
+// malloc does not call heapBitsSetType when there are no pointers,
+// because all free objects are marked as noscan during
+// heapBitsSweepSpan.
+//
+// There can only be one allocation from a given span active at a time,
+// 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.
+//
+// There can be read-write races between heapBitsSetType and things
+// that read the heap bitmap like scanobject. However, since
+// heapBitsSetType is only used for objects that have not yet been
+// made reachable, readers will ignore bits being modified by this
+// function. This does mean this function cannot transiently modify
+// bits that belong to neighboring objects. Also, on weakly-ordered
+// machines, callers must execute a store/store (publication) barrier
+// between calling this function and making the object reachable.
+func heapBitsSetType(x, size, dataSize uintptr, typ *_type) {
+       const doubleCheck = false // slow but helpful; enable to test modifications to this code
+
+       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),
+               // (*mspan).initHeapBits sets the pointer bits for us.
+               // Nothing to do here.
+               if doubleCheck {
+                       h, addr := heapBitsForAddr(x, size).next()
+                       if addr != x {
+                               throw("heapBitsSetType: pointer bit missing")
+                       }
+                       _, addr = h.next()
+                       if addr != 0 {
+                               throw("heapBitsSetType: second pointer bit found")
+                       }
+               }
+               return
+       }
+
+       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
+                       }
+                       h = h.write(uintptr(*p), j)
+
+                       if i+typ.Size_ == dataSize {
+                               break // no padding after last element
+                       }
+
+                       // Pad with zeros to the start of the next element.
+                       h = h.pad(typ.Size_ - n*goarch.PtrSize)
+               }
+
+               h.flush(x, size)
+
+               // 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.PtrBytes is the number of words in the prefix
+       // of the object that contains pointers. That is, the final
+       // 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.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".
+
+       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)
+               }
+       } 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
+                               }
+                       }
+                       for n > 1 {
+                               h = h.write(m, words)
+                               n--
+                       }
+                       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)
+                       }
+               }
+       }
+       h.flush(x, size)
+
+       if doubleCheck {
+               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
+                               }
+                       }
+                       if want {
+                               var addr uintptr
+                               h, addr = h.next()
+                               if addr != x+i {
+                                       throw("heapBitsSetType: pointer entry not correct")
+                               }
+                       }
+               }
+               if _, addr := h.next(); addr != 0 {
+                       throw("heapBitsSetType: extra pointer")
+               }
+       }
+}
+
+// Testing.
+
+// Returns GC type info for the pointer stored in ep for testing.
+// If ep points to the stack, only static live information will be returned
+// (i.e. not for objects which are only dynamically live stack objects).
+func getgcmask(ep any) (mask []byte) {
+       e := *efaceOf(&ep)
+       p := e.data
+       t := e._type
+       // data or bss
+       for _, datap := range activeModules() {
+               // data
+               if datap.data <= uintptr(p) && uintptr(p) < datap.edata {
+                       bitmap := datap.gcdatamask.bytedata
+                       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
+                               mask[i/goarch.PtrSize] = (*addb(bitmap, off/8) >> (off % 8)) & 1
+                       }
+                       return
+               }
+
+               // bss
+               if datap.bss <= uintptr(p) && uintptr(p) < datap.ebss {
+                       bitmap := datap.gcbssmask.bytedata
+                       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
+                               mask[i/goarch.PtrSize] = (*addb(bitmap, off/8) >> (off % 8)) & 1
+                       }
+                       return
+               }
+       }
+
+       // heap
+       if base, s, _ := findObject(uintptr(p), 0, 0); base != 0 {
+               if s.spanclass.noscan() {
+                       return nil
+               }
+               n := s.elemsize
+               hbits := heapBitsForAddr(base, n)
+               mask = make([]byte, n/goarch.PtrSize)
+               for {
+                       var addr uintptr
+                       if hbits, addr = hbits.next(); addr == 0 {
+                               break
+                       }
+                       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 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_
+                       mask = make([]byte, n/goarch.PtrSize)
+                       for i := uintptr(0); i < n; i += goarch.PtrSize {
+                               off := (uintptr(p) + i - u.frame.varp + size) / goarch.PtrSize
+                               mask[i/goarch.PtrSize] = locals.ptrbit(off)
+                       }
+               }
+               return
+       }
+
+       // otherwise, not something the GC knows about.
+       // possibly read-only data, like malloc(0).
+       // 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")
+               }
+       }
+}
similarity index 95%
rename from src/runtime/msize.go
rename to src/runtime/msize_allocheaders.go
index c56aa5a7b2c59abfa8f9028ba23e9cd65fb758c3..11b6c2ff6d379008b84876ca4ffca037da4a6e47 100644 (file)
@@ -2,6 +2,8 @@
 // Use of this source code is governed by a BSD-style
 // license that can be found in the LICENSE file.
 
+//go:build goexperiment.allocheaders
+
 // Malloc small size classes.
 //
 // See malloc.go for overview.
diff --git a/src/runtime/msize_noallocheaders.go b/src/runtime/msize_noallocheaders.go
new file mode 100644 (file)
index 0000000..22f07b8
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,27 @@
+// Copyright 2009 The Go Authors. All rights reserved.
+// Use of this source code is governed by a BSD-style
+// license that can be found in the LICENSE file.
+
+//go:build !goexperiment.allocheaders
+
+// Malloc small size classes.
+//
+// See malloc.go for overview.
+// See also mksizeclasses.go for how we decide what size classes to use.
+
+package runtime
+
+// Returns size of the memory block that mallocgc will allocate if you ask for the size.
+func roundupsize(size uintptr) uintptr {
+       if size < _MaxSmallSize {
+               if size <= smallSizeMax-8 {
+                       return uintptr(class_to_size[size_to_class8[divRoundUp(size, smallSizeDiv)]])
+               } else {
+                       return uintptr(class_to_size[size_to_class128[divRoundUp(size-smallSizeMax, largeSizeDiv)]])
+               }
+       }
+       if size+_PageSize < size {
+               return size
+       }
+       return alignUp(size, _PageSize)
+}