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// 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.
 
package runtime
 
// This file contains the implementation of Go select statements.
 
import (
   "unsafe"
)
 
const debugSelect = false
 
// scase.kind values.
// Known to compiler.
// Changes here must also be made in src/cmd/compile/internal/gc/select.go's walkselect.
const (
   caseNil = iota
   caseRecv
   caseSend
   caseDefault
)
 
// Select case descriptor.
// Known to compiler.
// Changes here must also be made in src/cmd/internal/gc/select.go's scasetype.
type scase struct {
   c           *hchan         // chan
   elem        unsafe.Pointer // data element
   kind        uint16
   pc          uintptr // race pc (for race detector / msan)
   releasetime int64
}
 
var (
   chansendpc = funcPC(chansend)
   chanrecvpc = funcPC(chanrecv)
)
 
func selectsetpc(cas *scase) {
   cas.pc = getcallerpc()
}
 
func sellock(scases []scase, lockorder []uint16) {
   var c *hchan
   for _, o := range lockorder {
       c0 := scases[o].c
       if c0 != nil && c0 != c {
           c = c0
           lock(&c.lock)
       }
   }
}
 
func selunlock(scases []scase, lockorder []uint16) {
   // We must be very careful here to not touch sel after we have unlocked
   // the last lock, because sel can be freed right after the last unlock.
   // Consider the following situation.
   // First M calls runtime·park() in runtime·selectgo() passing the sel.
   // Once runtime·park() has unlocked the last lock, another M makes
   // the G that calls select runnable again and schedules it for execution.
   // When the G runs on another M, it locks all the locks and frees sel.
   // Now if the first M touches sel, it will access freed memory.
   for i := len(scases) - 1; i >= 0; i-- {
       c := scases[lockorder[i]].c
       if c == nil {
           break
       }
       if i > 0 && c == scases[lockorder[i-1]].c {
           continue // will unlock it on the next iteration
       }
       unlock(&c.lock)
   }
}
 
func selparkcommit(gp *g, _ unsafe.Pointer) bool {
   // This must not access gp's stack (see gopark). In
   // particular, it must not access the *hselect. That's okay,
   // because by the time this is called, gp.waiting has all
   // channels in lock order.
   var lastc *hchan
   for sg := gp.waiting; sg != nil; sg = sg.waitlink {
       if sg.c != lastc && lastc != nil {
           // As soon as we unlock the channel, fields in
           // any sudog with that channel may change,
           // including c and waitlink. Since multiple
           // sudogs may have the same channel, we unlock
           // only after we've passed the last instance
           // of a channel.
           unlock(&lastc.lock)
       }
       lastc = sg.c
   }
   if lastc != nil {
       unlock(&lastc.lock)
   }
   return true
}
 
func block() {
   gopark(nil, nil, waitReasonSelectNoCases, traceEvGoStop, 1) // forever
}
 
// selectgo implements the select statement.
//
// cas0 points to an array of type [ncases]scase, and order0 points to
// an array of type [2*ncases]uint16. Both reside on the goroutine's
// stack (regardless of any escaping in selectgo).
//
// selectgo returns the index of the chosen scase, which matches the
// ordinal position of its respective select{recv,send,default} call.
// Also, if the chosen scase was a receive operation, it reports whether
// a value was received.
func selectgo(cas0 *scase, order0 *uint16, ncases int) (int, bool) {
   if debugSelect {
       print("select: cas0=", cas0, "\n")
   }
 
   cas1 := (*[1 << 16]scase)(unsafe.Pointer(cas0))
   order1 := (*[1 << 17]uint16)(unsafe.Pointer(order0))
 
   scases := cas1[:ncases:ncases]
   pollorder := order1[:ncases:ncases]
   lockorder := order1[ncases:][:ncases:ncases]
 
   // Replace send/receive cases involving nil channels with
   // caseNil so logic below can assume non-nil channel.
   for i := range scases {
       cas := &scases[i]
       if cas.c == nil && cas.kind != caseDefault {
           *cas = scase{}
       }
   }
 
   var t0 int64
   if blockprofilerate > 0 {
       t0 = cputicks()
       for i := 0; i < ncases; i++ {
           scases[i].releasetime = -1
       }
   }
 
   // The compiler rewrites selects that statically have
   // only 0 or 1 cases plus default into simpler constructs.
   // The only way we can end up with such small sel.ncase
   // values here is for a larger select in which most channels
   // have been nilled out. The general code handles those
   // cases correctly, and they are rare enough not to bother
   // optimizing (and needing to test).
 
   // generate permuted order
   for i := 1; i < ncases; i++ {
       j := fastrandn(uint32(i + 1))
       pollorder[i] = pollorder[j]
       pollorder[j] = uint16(i)
   }
 
   // sort the cases by Hchan address to get the locking order.
   // simple heap sort, to guarantee n log n time and constant stack footprint.
   for i := 0; i < ncases; i++ {
       j := i
       // Start with the pollorder to permute cases on the same channel.
       c := scases[pollorder[i]].c
       for j > 0 && scases[lockorder[(j-1)/2]].c.sortkey() < c.sortkey() {
           k := (j - 1) / 2
           lockorder[j] = lockorder[k]
           j = k
       }
       lockorder[j] = pollorder[i]
   }
   for i := ncases - 1; i >= 0; i-- {
       o := lockorder[i]
       c := scases[o].c
       lockorder[i] = lockorder[0]
       j := 0
       for {
           k := j*2 + 1
           if k >= i {
               break
           }
           if k+1 < i && scases[lockorder[k]].c.sortkey() < scases[lockorder[k+1]].c.sortkey() {
               k++
           }
           if c.sortkey() < scases[lockorder[k]].c.sortkey() {
               lockorder[j] = lockorder[k]
               j = k
               continue
           }
           break
       }
       lockorder[j] = o
   }
 
   if debugSelect {
       for i := 0; i+1 < ncases; i++ {
           if scases[lockorder[i]].c.sortkey() > scases[lockorder[i+1]].c.sortkey() {
               print("i=", i, " x=", lockorder[i], " y=", lockorder[i+1], "\n")
               throw("select: broken sort")
           }
       }
   }
 
   // lock all the channels involved in the select
   sellock(scases, lockorder)
 
   var (
       gp     *g
       sg     *sudog
       c      *hchan
       k      *scase
       sglist *sudog
       sgnext *sudog
       qp     unsafe.Pointer
       nextp  **sudog
   )
 
loop:
   // pass 1 - look for something already waiting
   var dfli int
   var dfl *scase
   var casi int
   var cas *scase
   var recvOK bool
   for i := 0; i < ncases; i++ {
       casi = int(pollorder[i])
       cas = &scases[casi]
       c = cas.c
 
       switch cas.kind {
       case caseNil:
           continue
 
       case caseRecv:
           sg = c.sendq.dequeue()
           if sg != nil {
               goto recv
           }
           if c.qcount > 0 {
               goto bufrecv
           }
           if c.closed != 0 {
               goto rclose
           }
 
       case caseSend:
           if raceenabled {
               racereadpc(c.raceaddr(), cas.pc, chansendpc)
           }
           if c.closed != 0 {
               goto sclose
           }
           sg = c.recvq.dequeue()
           if sg != nil {
               goto send
           }
           if c.qcount < c.dataqsiz {
               goto bufsend
           }
 
       case caseDefault:
           dfli = casi
           dfl = cas
       }
   }
 
   if dfl != nil {
       selunlock(scases, lockorder)
       casi = dfli
       cas = dfl
       goto retc
   }
 
   // pass 2 - enqueue on all chans
   gp = getg()
   if gp.waiting != nil {
       throw("gp.waiting != nil")
   }
   nextp = &gp.waiting
   for _, casei := range lockorder {
       casi = int(casei)
       cas = &scases[casi]
       if cas.kind == caseNil {
           continue
       }
       c = cas.c
       sg := acquireSudog()
       sg.g = gp
       sg.isSelect = true
       // No stack splits between assigning elem and enqueuing
       // sg on gp.waiting where copystack can find it.
       sg.elem = cas.elem
       sg.releasetime = 0
       if t0 != 0 {
           sg.releasetime = -1
       }
       sg.c = c
       // Construct waiting list in lock order.
       *nextp = sg
       nextp = &sg.waitlink
 
       switch cas.kind {
       case caseRecv:
           c.recvq.enqueue(sg)
 
       case caseSend:
           c.sendq.enqueue(sg)
       }
   }
 
   // wait for someone to wake us up
   gp.param = nil
   gopark(selparkcommit, nil, waitReasonSelect, traceEvGoBlockSelect, 1)
 
   sellock(scases, lockorder)
 
   gp.selectDone = 0
   sg = (*sudog)(gp.param)
   gp.param = nil
 
   // pass 3 - dequeue from unsuccessful chans
   // otherwise they stack up on quiet channels
   // record the successful case, if any.
   // We singly-linked up the SudoGs in lock order.
   casi = -1
   cas = nil
   sglist = gp.waiting
   // Clear all elem before unlinking from gp.waiting.
   for sg1 := gp.waiting; sg1 != nil; sg1 = sg1.waitlink {
       sg1.isSelect = false
       sg1.elem = nil
       sg1.c = nil
   }
   gp.waiting = nil
 
   for _, casei := range lockorder {
       k = &scases[casei]
       if k.kind == caseNil {
           continue
       }
       if sglist.releasetime > 0 {
           k.releasetime = sglist.releasetime
       }
       if sg == sglist {
           // sg has already been dequeued by the G that woke us up.
           casi = int(casei)
           cas = k
       } else {
           c = k.c
           if k.kind == caseSend {
               c.sendq.dequeueSudoG(sglist)
           } else {
               c.recvq.dequeueSudoG(sglist)
           }
       }
       sgnext = sglist.waitlink
       sglist.waitlink = nil
       releaseSudog(sglist)
       sglist = sgnext
   }
 
   if cas == nil {
       // We can wake up with gp.param == nil (so cas == nil)
       // when a channel involved in the select has been closed.
       // It is easiest to loop and re-run the operation;
       // we'll see that it's now closed.
       // Maybe some day we can signal the close explicitly,
       // but we'd have to distinguish close-on-reader from close-on-writer.
       // It's easiest not to duplicate the code and just recheck above.
       // We know that something closed, and things never un-close,
       // so we won't block again.
       goto loop
   }
 
   c = cas.c
 
   if debugSelect {
       print("wait-return: cas0=", cas0, " c=", c, " cas=", cas, " kind=", cas.kind, "\n")
   }
 
   if cas.kind == caseRecv {
       recvOK = true
   }
 
   if raceenabled {
       if cas.kind == caseRecv && cas.elem != nil {
           raceWriteObjectPC(c.elemtype, cas.elem, cas.pc, chanrecvpc)
       } else if cas.kind == caseSend {
           raceReadObjectPC(c.elemtype, cas.elem, cas.pc, chansendpc)
       }
   }
   if msanenabled {
       if cas.kind == caseRecv && cas.elem != nil {
           msanwrite(cas.elem, c.elemtype.size)
       } else if cas.kind == caseSend {
           msanread(cas.elem, c.elemtype.size)
       }
   }
 
   selunlock(scases, lockorder)
   goto retc
 
bufrecv:
   // can receive from buffer
   if raceenabled {
       if cas.elem != nil {
           raceWriteObjectPC(c.elemtype, cas.elem, cas.pc, chanrecvpc)
       }
       raceacquire(chanbuf(c, c.recvx))
       racerelease(chanbuf(c, c.recvx))
   }
   if msanenabled && cas.elem != nil {
       msanwrite(cas.elem, c.elemtype.size)
   }
   recvOK = true
   qp = chanbuf(c, c.recvx)
   if cas.elem != nil {
       typedmemmove(c.elemtype, cas.elem, qp)
   }
   typedmemclr(c.elemtype, qp)
   c.recvx++
   if c.recvx == c.dataqsiz {
       c.recvx = 0
   }
   c.qcount--
   selunlock(scases, lockorder)
   goto retc
 
bufsend:
   // can send to buffer
   if raceenabled {
       raceacquire(chanbuf(c, c.sendx))
       racerelease(chanbuf(c, c.sendx))
       raceReadObjectPC(c.elemtype, cas.elem, cas.pc, chansendpc)
   }
   if msanenabled {
       msanread(cas.elem, c.elemtype.size)
   }
   typedmemmove(c.elemtype, chanbuf(c, c.sendx), cas.elem)
   c.sendx++
   if c.sendx == c.dataqsiz {
       c.sendx = 0
   }
   c.qcount++
   selunlock(scases, lockorder)
   goto retc
 
recv:
   // can receive from sleeping sender (sg)
   recv(c, sg, cas.elem, func() { selunlock(scases, lockorder) }, 2)
   if debugSelect {
       print("syncrecv: cas0=", cas0, " c=", c, "\n")
   }
   recvOK = true
   goto retc
 
rclose:
   // read at end of closed channel
   selunlock(scases, lockorder)
   recvOK = false
   if cas.elem != nil {
       typedmemclr(c.elemtype, cas.elem)
   }
   if raceenabled {
       raceacquire(c.raceaddr())
   }
   goto retc
 
send:
   // can send to a sleeping receiver (sg)
   if raceenabled {
       raceReadObjectPC(c.elemtype, cas.elem, cas.pc, chansendpc)
   }
   if msanenabled {
       msanread(cas.elem, c.elemtype.size)
   }
   send(c, sg, cas.elem, func() { selunlock(scases, lockorder) }, 2)
   if debugSelect {
       print("syncsend: cas0=", cas0, " c=", c, "\n")
   }
   goto retc
 
retc:
   if cas.releasetime > 0 {
       blockevent(cas.releasetime-t0, 1)
   }
   return casi, recvOK
 
sclose:
   // send on closed channel
   selunlock(scases, lockorder)
   panic(plainError("send on closed channel"))
}
 
func (c *hchan) sortkey() uintptr {
   // TODO(khr): if we have a moving garbage collector, we'll need to
   // change this function.
   return uintptr(unsafe.Pointer(c))
}
 
// A runtimeSelect is a single case passed to rselect.
// This must match ../reflect/value.go:/runtimeSelect
type runtimeSelect struct {
   dir selectDir
   typ unsafe.Pointer // channel type (not used here)
   ch  *hchan         // channel
   val unsafe.Pointer // ptr to data (SendDir) or ptr to receive buffer (RecvDir)
}
 
// These values must match ../reflect/value.go:/SelectDir.
type selectDir int
 
const (
   _             selectDir = iota
   selectSend              // case Chan <- Send
   selectRecv              // case <-Chan:
   selectDefault           // default
)
 
//go:linkname reflect_rselect reflect.rselect
func reflect_rselect(cases []runtimeSelect) (int, bool) {
   if len(cases) == 0 {
       block()
   }
   sel := make([]scase, len(cases))
   order := make([]uint16, 2*len(cases))
   for i := range cases {
       rc := &cases[i]
       switch rc.dir {
       case selectDefault:
           sel[i] = scase{kind: caseDefault}
       case selectSend:
           sel[i] = scase{kind: caseSend, c: rc.ch, elem: rc.val}
       case selectRecv:
           sel[i] = scase{kind: caseRecv, c: rc.ch, elem: rc.val}
       }
       if raceenabled || msanenabled {
           selectsetpc(&sel[i])
       }
   }
 
   return selectgo(&sel[0], &order[0], len(cases))
}
 
func (q *waitq) dequeueSudoG(sgp *sudog) {
   x := sgp.prev
   y := sgp.next
   if x != nil {
       if y != nil {
           // middle of queue
           x.next = y
           y.prev = x
           sgp.next = nil
           sgp.prev = nil
           return
       }
       // end of queue
       x.next = nil
       q.last = x
       sgp.prev = nil
       return
   }
   if y != nil {
       // start of queue
       y.prev = nil
       q.first = y
       sgp.next = nil
       return
   }
 
   // x==y==nil. Either sgp is the only element in the queue,
   // or it has already been removed. Use q.first to disambiguate.
   if q.first == sgp {
       q.first = nil
       q.last = nil
   }
}