altos/lisp: Split out read debug, add memory validation
[fw/altos] / src / lisp / ao_lisp_mem.c
index d008519b2ccf56c0c30074fb030f4e6d30c5eb76..5471b137ff4327f5940c5101a9d461f3e701211e 100644 (file)
  * General Public License for more details.
  */
 
+#define AO_LISP_CONST_BITS
+
 #include "ao_lisp.h"
 #include <stdio.h>
+#include <assert.h>
+
+#ifdef AO_LISP_MAKE_CONST
+
+/*
+ * When building the constant table, it is the
+ * pool for allocations.
+ */
+
+#include <stdlib.h>
+uint8_t ao_lisp_const[AO_LISP_POOL_CONST] __attribute__((aligned(4)));
+#define ao_lisp_pool ao_lisp_const
+#undef AO_LISP_POOL
+#define AO_LISP_POOL AO_LISP_POOL_CONST
+
+#else
+
+uint8_t        ao_lisp_pool[AO_LISP_POOL + AO_LISP_POOL_EXTRA] __attribute__((aligned(4)));
+
+#endif
+
+#ifndef DBG_MEM_STATS
+#define DBG_MEM_STATS  DBG_MEM
+#endif
+
+#if DBG_MEM
+int dbg_move_depth;
+int dbg_mem = DBG_MEM_START;
+int dbg_validate = 0;
+
+struct ao_lisp_record {
+       struct ao_lisp_record           *next;
+       const struct ao_lisp_type       *type;
+       void                            *addr;
+       int                             size;
+};
+
+static struct ao_lisp_record   *record_head, **record_tail;
+
+static void
+ao_lisp_record_free(struct ao_lisp_record *record)
+{
+       while (record) {
+               struct ao_lisp_record *next = record->next;
+               free(record);
+               record = next;
+       }
+}
+
+static void
+ao_lisp_record_reset(void)
+{
+       ao_lisp_record_free(record_head);
+       record_head = NULL;
+       record_tail = &record_head;
+}
+
+static void
+ao_lisp_record(const struct ao_lisp_type       *type,
+              void                             *addr,
+              int                              size)
+{
+       struct ao_lisp_record   *r = malloc(sizeof (struct ao_lisp_record));
+
+       r->next = NULL;
+       r->type = type;
+       r->addr = addr;
+       r->size = size;
+       *record_tail = r;
+       record_tail = &r->next;
+}
+
+static struct ao_lisp_record *
+ao_lisp_record_save(void)
+{
+       struct ao_lisp_record *r = record_head;
+
+       record_head = NULL;
+       record_tail = &record_head;
+       return r;
+}
 
-uint8_t        ao_lisp_pool[AO_LISP_POOL];
+static void
+ao_lisp_record_compare(char *where,
+                      struct ao_lisp_record *a,
+                      struct ao_lisp_record *b)
+{
+       while (a && b) {
+               if (a->type != b->type || a->size != b->size) {
+                       printf("%s record difers %d %s %d -> %d %s %d\n",
+                              where,
+                              MDBG_OFFSET(a->addr),
+                              a->type->name,
+                              a->size,
+                              MDBG_OFFSET(b->addr),
+                              b->type->name,
+                              b->size);
+                       ao_lisp_abort();
+               }
+               a = a->next;
+               b = b->next;
+       }
+       if (a) {
+               printf("%s record differs %d %s %d -> NULL\n",
+                      where,
+                      MDBG_OFFSET(a->addr),
+                      a->type->name,
+                      a->size);
+               ao_lisp_abort();
+       }
+       if (b) {
+               printf("%s record differs NULL -> %d %s %d\n",
+                      where,
+                      MDBG_OFFSET(b->addr),
+                      b->type->name,
+                      b->size);
+               ao_lisp_abort();
+       }
+}
+
+#else
+#define ao_lisp_record_reset()
+#endif
+
+uint8_t        ao_lisp_exception;
 
 struct ao_lisp_root {
+       const struct ao_lisp_type       *type;
        void                            **addr;
-       const struct ao_lisp_mem_type   *type;
 };
 
-static struct ao_lisp_root     ao_lisp_root[AO_LISP_ROOT];
+static struct ao_lisp_cons     *save_cons[2];
+static char                    *save_string[2];
+static struct ao_lisp_frame    *save_frame[1];
+static ao_poly                 save_poly[3];
+
+static const struct ao_lisp_root       ao_lisp_root[] = {
+       {
+               .type = &ao_lisp_cons_type,
+               .addr = (void **) &save_cons[0],
+       },
+       {
+               .type = &ao_lisp_cons_type,
+               .addr = (void **) &save_cons[1],
+       },
+       {
+               .type = &ao_lisp_string_type,
+               .addr = (void **) &save_string[0],
+       },
+       {
+               .type = &ao_lisp_string_type,
+               .addr = (void **) &save_string[1],
+       },
+       {
+               .type = &ao_lisp_frame_type,
+               .addr = (void **) &save_frame[0],
+       },
+       {
+               .type = NULL,
+               .addr = (void **) (void *) &save_poly[0]
+       },
+       {
+               .type = NULL,
+               .addr = (void **) (void *) &save_poly[1]
+       },
+       {
+               .type = NULL,
+               .addr = (void **) (void *) &save_poly[2]
+       },
+       {
+               .type = &ao_lisp_atom_type,
+               .addr = (void **) &ao_lisp_atoms
+       },
+       {
+               .type = &ao_lisp_frame_type,
+               .addr = (void **) &ao_lisp_frame_global,
+       },
+       {
+               .type = &ao_lisp_frame_type,
+               .addr = (void **) &ao_lisp_frame_current,
+       },
+       {
+               .type = &ao_lisp_stack_type,
+               .addr = (void **) &ao_lisp_stack,
+       },
+       {
+               .type = NULL,
+               .addr = (void **) (void *) &ao_lisp_v,
+       },
+       {
+               .type = &ao_lisp_cons_type,
+               .addr = (void **) &ao_lisp_read_cons,
+       },
+       {
+               .type = &ao_lisp_cons_type,
+               .addr = (void **) &ao_lisp_read_cons_tail,
+       },
+       {
+               .type = &ao_lisp_cons_type,
+               .addr = (void **) &ao_lisp_read_stack,
+       },
+#ifdef AO_LISP_MAKE_CONST
+       {
+               .type = &ao_lisp_bool_type,
+               .addr = (void **) &ao_lisp_false,
+       },
+       {
+               .type = &ao_lisp_bool_type,
+               .addr = (void **) &ao_lisp_true,
+       },
+#endif
+};
+
+#define AO_LISP_ROOT   (sizeof (ao_lisp_root) / sizeof (ao_lisp_root[0]))
+
+static const void ** const ao_lisp_cache[] = {
+       (const void **) &ao_lisp_cons_free_list,
+       (const void **) &ao_lisp_stack_free_list,
+       (const void **) &ao_lisp_frame_free_list[0],
+       (const void **) &ao_lisp_frame_free_list[1],
+       (const void **) &ao_lisp_frame_free_list[2],
+       (const void **) &ao_lisp_frame_free_list[3],
+       (const void **) &ao_lisp_frame_free_list[4],
+       (const void **) &ao_lisp_frame_free_list[5],
+};
+
+#if AO_LISP_FRAME_FREE != 6
+#error Unexpected AO_LISP_FRAME_FREE value
+#endif
+
+#define AO_LISP_CACHE  (sizeof (ao_lisp_cache) / sizeof (ao_lisp_cache[0]))
 
-static uint8_t ao_lisp_busy[AO_LISP_POOL / 32];
+#define AO_LISP_BUSY_SIZE      ((AO_LISP_POOL + 31) / 32)
 
-static uint8_t ao_lisp_moving[AO_LISP_POOL / 32];
+static uint8_t ao_lisp_busy[AO_LISP_BUSY_SIZE];
+static uint8_t ao_lisp_cons_note[AO_LISP_BUSY_SIZE];
+static uint8_t ao_lisp_cons_last[AO_LISP_BUSY_SIZE];
+static uint8_t ao_lisp_cons_noted;
 
-static uint16_t        ao_lisp_top;
+uint16_t       ao_lisp_top;
+
+struct ao_lisp_chunk {
+       uint16_t                old_offset;
+       union {
+               uint16_t        size;
+               uint16_t        new_offset;
+       };
+};
+
+#define AO_LISP_NCHUNK 64
+
+static struct ao_lisp_chunk ao_lisp_chunk[AO_LISP_NCHUNK];
+
+/* Offset of an address within the pool. */
+static inline uint16_t pool_offset(void *addr) {
+#if DBG_MEM
+       if (!AO_LISP_IS_POOL(addr))
+               ao_lisp_abort();
+#endif
+       return ((uint8_t *) addr) - ao_lisp_pool;
+}
 
 static inline void mark(uint8_t *tag, int offset) {
        int     byte = offset >> 5;
@@ -55,191 +303,666 @@ static inline int limit(int offset) {
        return min(AO_LISP_POOL, max(offset, 0));
 }
 
-static int
-mark_object(uint8_t *tag, void *addr, int size) {
-       int     base;
-       int     bound;
-       if (!addr)
-               return 1;
+static void
+note_cons(uint16_t offset)
+{
+       MDBG_MOVE("note cons %d\n", offset);
+       ao_lisp_cons_noted = 1;
+       mark(ao_lisp_cons_note, offset);
+}
 
-       base = (uint8_t *) addr - ao_lisp_pool;
-       bound = base + size;
+static uint16_t        chunk_low, chunk_high;
+static uint16_t        chunk_first, chunk_last;
 
-       base = limit(base);
-       bound = limit(bound);
-       if (busy(tag, base))
-               return 1;
-       while (base < bound) {
-               mark(tag, base);
-               base += 4;
+static int
+find_chunk(uint16_t offset)
+{
+       int l, r;
+       /* Binary search for the location */
+       l = chunk_first;
+       r = chunk_last - 1;
+       while (l <= r) {
+               int m = (l + r) >> 1;
+               if (ao_lisp_chunk[m].old_offset < offset)
+                       l = m + 1;
+               else
+                       r = m - 1;
        }
-       return 0;
+       return l;
 }
 
-static int
-clear_object(uint8_t *tag, void *addr, int size) {
-       int     base;
-       int     bound;
-       if (!addr)
-               return 1;
+static void
+note_chunk(uint16_t offset, uint16_t size)
+{
+       int l;
 
-       base = (uint8_t *) addr - ao_lisp_pool;
-       bound = base + size;
+       if (offset < chunk_low || chunk_high <= offset)
+               return;
 
-       base = limit(base);
-       bound = limit(bound);
-       if (!busy(tag, base))
-               return 1;
-       while (base < bound) {
-               clear(tag, base);
-               base += 4;
-       }
-       return 0;
+       l = find_chunk(offset);
+
+       /*
+        * The correct location is always in 'l', with r = l-1 being
+        * the entry before the right one
+        */
+
+#if DBG_MEM
+       /* Off the right side */
+       if (l >= AO_LISP_NCHUNK)
+               ao_lisp_abort();
+
+       /* Off the left side */
+       if (l == 0 && chunk_last && offset > ao_lisp_chunk[0].old_offset)
+               ao_lisp_abort();
+#endif
+
+       /* Shuffle existing entries right */
+       int end = min(AO_LISP_NCHUNK, chunk_last + 1);
+
+       memmove(&ao_lisp_chunk[l+1],
+               &ao_lisp_chunk[l],
+               (end - (l+1)) * sizeof (struct ao_lisp_chunk));
+
+       /* Add new entry */
+       ao_lisp_chunk[l].old_offset = offset;
+       ao_lisp_chunk[l].size = size;
+
+       /* Increment the number of elements up to the size of the array */
+       if (chunk_last < AO_LISP_NCHUNK)
+               chunk_last++;
+
+       /* Set the top address if the array is full */
+       if (chunk_last == AO_LISP_NCHUNK)
+               chunk_high = ao_lisp_chunk[AO_LISP_NCHUNK-1].old_offset +
+                       ao_lisp_chunk[AO_LISP_NCHUNK-1].size;
 }
 
-static void    *move_old, *move_new;
-static int     move_size;
+static void
+reset_chunks(void)
+{
+       chunk_high = ao_lisp_top;
+       chunk_last = 0;
+       chunk_first = 0;
+}
+
+/*
+ * Walk all referenced objects calling functions on each one
+ */
 
 static void
-move_object(void)
+walk(int (*visit_addr)(const struct ao_lisp_type *type, void **addr),
+     int (*visit_poly)(ao_poly *p, uint8_t do_note_cons))
 {
-       int     i;
+       int i;
 
-       memset(ao_lisp_moving, '\0', sizeof (ao_lisp_moving));
-       for (i = 0; i < AO_LISP_ROOT; i++)
-               if (ao_lisp_root[i].addr) {
-                       void *new;
-                       new = ao_lisp_move(ao_lisp_root[i].type, *ao_lisp_root[i].addr);
-                       if (new)
-                               *ao_lisp_root[i].addr = new;
+       ao_lisp_record_reset();
+       memset(ao_lisp_busy, '\0', sizeof (ao_lisp_busy));
+       memset(ao_lisp_cons_note, '\0', sizeof (ao_lisp_cons_note));
+       ao_lisp_cons_noted = 0;
+       for (i = 0; i < (int) AO_LISP_ROOT; i++) {
+               if (ao_lisp_root[i].type) {
+                       void **a = ao_lisp_root[i].addr, *v;
+                       if (a && (v = *a)) {
+                               MDBG_MOVE("root ptr %d\n", MDBG_OFFSET(v));
+                               visit_addr(ao_lisp_root[i].type, a);
+                       }
+               } else {
+                       ao_poly *a = (ao_poly *) ao_lisp_root[i].addr, p;
+                       if (a && (p = *a)) {
+                               MDBG_MOVE("root poly %d\n", MDBG_OFFSET(ao_lisp_ref(p)));
+                               visit_poly(a, 0);
+                       }
                }
+       }
+       while (ao_lisp_cons_noted) {
+               memcpy(ao_lisp_cons_last, ao_lisp_cons_note, sizeof (ao_lisp_cons_note));
+               memset(ao_lisp_cons_note, '\0', sizeof (ao_lisp_cons_note));
+               ao_lisp_cons_noted = 0;
+               for (i = 0; i < AO_LISP_POOL; i += 4) {
+                       if (busy(ao_lisp_cons_last, i)) {
+                               void *v = ao_lisp_pool + i;
+                               MDBG_MOVE("root cons %d\n", MDBG_OFFSET(v));
+                               visit_addr(&ao_lisp_cons_type, &v);
+                       }
+               }
+       }
 }
 
+#if MDBG_DUMP
 static void
-collect(void)
+dump_busy(void)
 {
        int     i;
+       MDBG_MOVE("busy:");
+       for (i = 0; i < ao_lisp_top; i += 4) {
+               if ((i & 0xff) == 0) {
+                       MDBG_MORE("\n");
+                       MDBG_MOVE("%s", "");
+               }
+               else if ((i & 0x1f) == 0)
+                       MDBG_MORE(" ");
+               if (busy(ao_lisp_busy, i))
+                       MDBG_MORE("*");
+               else
+                       MDBG_MORE("-");
+       }
+       MDBG_MORE ("\n");
+}
+#define DUMP_BUSY()    dump_busy()
+#else
+#define DUMP_BUSY()
+#endif
+
+static const struct ao_lisp_type *ao_lisp_types[AO_LISP_NUM_TYPE] = {
+       [AO_LISP_CONS] = &ao_lisp_cons_type,
+       [AO_LISP_INT] = NULL,
+       [AO_LISP_STRING] = &ao_lisp_string_type,
+       [AO_LISP_OTHER] = (void *) 0x1,
+       [AO_LISP_ATOM] = &ao_lisp_atom_type,
+       [AO_LISP_BUILTIN] = &ao_lisp_builtin_type,
+       [AO_LISP_FRAME] = &ao_lisp_frame_type,
+       [AO_LISP_FRAME_VALS] = &ao_lisp_frame_vals_type,
+       [AO_LISP_LAMBDA] = &ao_lisp_lambda_type,
+       [AO_LISP_STACK] = &ao_lisp_stack_type,
+       [AO_LISP_BOOL] = &ao_lisp_bool_type,
+       [AO_LISP_BIGINT] = &ao_lisp_bigint_type,
+       [AO_LISP_FLOAT] = &ao_lisp_float_type,
+};
 
-       /* Mark */
-       memset(ao_lisp_busy, '\0', sizeof (ao_lisp_busy));
-       for (i = 0; i < AO_LISP_ROOT; i++)
-               if (ao_lisp_root[i].addr)
-                       ao_lisp_mark(ao_lisp_root[i].type, *ao_lisp_root[i].addr);
-
-       /* Compact */
-       ao_lisp_top = 0;
-       for (i = 0; i < AO_LISP_POOL; i += 4) {
-               if (!busy(ao_lisp_busy, i))
+static int
+ao_lisp_mark_ref(const struct ao_lisp_type *type, void **ref)
+{
+       return ao_lisp_mark(type, *ref);
+}
+
+static int
+ao_lisp_poly_mark_ref(ao_poly *p, uint8_t do_note_cons)
+{
+       return ao_lisp_poly_mark(*p, do_note_cons);
+}
+
+#if DBG_MEM_STATS
+int ao_lisp_collects[2];
+int ao_lisp_freed[2];
+int ao_lisp_loops[2];
+#endif
+
+int ao_lisp_last_top;
+
+int
+ao_lisp_collect(uint8_t style)
+{
+       int     i;
+       int     top;
+#if DBG_MEM_STATS
+       int     loops = 0;
+#endif
+#if DBG_MEM
+       struct ao_lisp_record   *mark_record = NULL, *move_record = NULL;
+
+       MDBG_MOVE("collect %d\n", ao_lisp_collects[style]);
+#endif
+       MDBG_DO(ao_lisp_frame_write(ao_lisp_frame_poly(ao_lisp_frame_global)));
+
+       /* The first time through, we're doing a full collect */
+       if (ao_lisp_last_top == 0)
+               style = AO_LISP_COLLECT_FULL;
+
+       /* Clear references to all caches */
+       for (i = 0; i < (int) AO_LISP_CACHE; i++)
+               *ao_lisp_cache[i] = NULL;
+       if (style == AO_LISP_COLLECT_FULL) {
+               chunk_low = top = 0;
+       } else {
+               chunk_low = top = ao_lisp_last_top;
+       }
+       for (;;) {
+#if DBG_MEM_STATS
+               loops++;
+#endif
+               MDBG_MOVE("move chunks from %d to %d\n", chunk_low, top);
+               /* Find the sizes of the first chunk of objects to move */
+               reset_chunks();
+               walk(ao_lisp_mark_ref, ao_lisp_poly_mark_ref);
+#if DBG_MEM
+
+               ao_lisp_record_free(mark_record);
+               mark_record = ao_lisp_record_save();
+               if (mark_record && move_record)
+                       ao_lisp_record_compare("mark", move_record, mark_record);
+#endif
+
+               DUMP_BUSY();
+
+               /* Find the first moving object */
+               for (i = 0; i < chunk_last; i++) {
+                       uint16_t        size = ao_lisp_chunk[i].size;
+
+#if DBG_MEM
+                       if (!size)
+                               ao_lisp_abort();
+#endif
+
+                       if (ao_lisp_chunk[i].old_offset > top)
+                               break;
+
+                       MDBG_MOVE("chunk %d %d not moving\n",
+                                 ao_lisp_chunk[i].old_offset,
+                                 ao_lisp_chunk[i].size);
+#if DBG_MEM
+                       if (ao_lisp_chunk[i].old_offset != top)
+                               ao_lisp_abort();
+#endif
+                       top += size;
+               }
+
+               /*
+                * Limit amount of chunk array used in mapping moves
+                * to the active region
+                */
+               chunk_first = i;
+               chunk_low = ao_lisp_chunk[i].old_offset;
+
+               /* Copy all of the objects */
+               for (; i < chunk_last; i++) {
+                       uint16_t        size = ao_lisp_chunk[i].size;
+
+#if DBG_MEM
+                       if (!size)
+                               ao_lisp_abort();
+#endif
+
+                       MDBG_MOVE("chunk %d %d -> %d\n",
+                                 ao_lisp_chunk[i].old_offset,
+                                 size,
+                                 top);
+                       ao_lisp_chunk[i].new_offset = top;
+
+                       memmove(&ao_lisp_pool[top],
+                               &ao_lisp_pool[ao_lisp_chunk[i].old_offset],
+                               size);
+
+                       top += size;
+               }
+
+               if (chunk_first < chunk_last) {
+                       /* Relocate all references to the objects */
+                       walk(ao_lisp_move, ao_lisp_poly_move);
+
+#if DBG_MEM
+                       ao_lisp_record_free(move_record);
+                       move_record = ao_lisp_record_save();
+                       if (mark_record && move_record)
+                               ao_lisp_record_compare("move", mark_record, move_record);
+#endif
+               }
+
+               /* If we ran into the end of the heap, then
+                * there's no need to keep walking
+                */
+               if (chunk_last != AO_LISP_NCHUNK)
                        break;
+
+               /* Next loop starts right above this loop */
+               chunk_low = chunk_high;
        }
-       ao_lisp_top = i;
-       while(i < AO_LISP_POOL) {
-               if (busy(ao_lisp_busy, i)) {
-                       move_old = &ao_lisp_pool[i];
-                       move_new = &ao_lisp_pool[ao_lisp_top];
-                       move_size = 0;
-                       move_object();
-                       clear_object(ao_lisp_busy, move_old, move_size);
-                       i += move_size;
-                       ao_lisp_top += move_size;
-               } else {
-                       i += 4;
+
+#if DBG_MEM_STATS
+       /* Collect stats */
+       ++ao_lisp_collects[style];
+       ao_lisp_freed[style] += ao_lisp_top - top;
+       ao_lisp_loops[style] += loops;
+#endif
+
+       ao_lisp_top = top;
+       if (style == AO_LISP_COLLECT_FULL)
+               ao_lisp_last_top = top;
+
+       MDBG_DO(memset(ao_lisp_chunk, '\0', sizeof (ao_lisp_chunk));
+               walk(ao_lisp_mark_ref, ao_lisp_poly_mark_ref));
+
+       return AO_LISP_POOL - ao_lisp_top;
+}
+
+#if DBG_FREE_CONS
+void
+ao_lisp_cons_check(struct ao_lisp_cons *cons)
+{
+       ao_poly cdr;
+       int offset;
+
+       chunk_low = 0;
+       reset_chunks();
+       walk(ao_lisp_mark_ref, ao_lisp_poly_mark_ref);
+       while (cons) {
+               if (!AO_LISP_IS_POOL(cons))
+                       break;
+               offset = pool_offset(cons);
+               if (busy(ao_lisp_busy, offset)) {
+                       ao_lisp_printf("cons at %p offset %d poly %d is busy\n\t%v\n", cons, offset, ao_lisp_cons_poly(cons), ao_lisp_cons_poly(cons));
+                       abort();
                }
+               cdr = cons->cdr;
+               if (!ao_lisp_is_pair(cdr))
+                       break;
+               cons = ao_lisp_poly_cons(cdr);
        }
 }
+#endif
+
+/*
+ * Mark interfaces for objects
+ */
 
 
-void
-ao_lisp_mark(const struct ao_lisp_mem_type *type, void *addr)
+/*
+ * Mark a block of memory with an explicit size
+ */
+
+int
+ao_lisp_mark_block(void *addr, int size)
 {
-       if (mark_object(ao_lisp_busy, addr, type->size(addr)))
-               return;
-       type->mark(addr);
+       int offset;
+       if (!AO_LISP_IS_POOL(addr))
+               return 1;
+
+       offset = pool_offset(addr);
+       MDBG_MOVE("mark memory %d\n", MDBG_OFFSET(addr));
+       if (busy(ao_lisp_busy, offset)) {
+               MDBG_MOVE("already marked\n");
+               return 1;
+       }
+       mark(ao_lisp_busy, offset);
+       note_chunk(offset, size);
+       return 0;
 }
 
+/*
+ * Note a reference to memory and collect information about a few
+ * object sizes at a time
+ */
+
 int
-ao_lisp_mark_memory(void *addr, int size)
+ao_lisp_mark_memory(const struct ao_lisp_type *type, void *addr)
 {
-       return mark_object(ao_lisp_busy, addr, size);
+       int offset;
+       if (!AO_LISP_IS_POOL(addr))
+               return 1;
+
+       offset = pool_offset(addr);
+       MDBG_MOVE("mark memory %d\n", MDBG_OFFSET(addr));
+       if (busy(ao_lisp_busy, offset)) {
+               MDBG_MOVE("already marked\n");
+               return 1;
+       }
+       mark(ao_lisp_busy, offset);
+       note_chunk(offset, ao_lisp_size(type, addr));
+       return 0;
 }
 
-static void *
-check_move(void *addr, int size)
+/*
+ * Mark an object and all that it refereces
+ */
+int
+ao_lisp_mark(const struct ao_lisp_type *type, void *addr)
 {
-       if (addr == move_old) {
-               memmove(move_new, move_old, size);
-               move_size = (size + 3) & ~3;
-               addr = move_new;
+       int ret;
+       MDBG_MOVE("mark %d\n", MDBG_OFFSET(addr));
+       MDBG_MOVE_IN();
+       ret = ao_lisp_mark_memory(type, addr);
+       if (!ret) {
+               MDBG_MOVE("mark recurse\n");
+               type->mark(addr);
        }
-       return addr;
+       MDBG_MOVE_OUT();
+       return ret;
 }
 
-void *
-ao_lisp_move(const struct ao_lisp_mem_type *type, void *addr)
+/*
+ * Mark an object, unless it is a cons cell and
+ * do_note_cons is set. In that case, just
+ * set a bit in the cons note array; those
+ * will be marked in a separate pass to avoid
+ * deep recursion in the collector
+ */
+int
+ao_lisp_poly_mark(ao_poly p, uint8_t do_note_cons)
 {
-       int     size = type->size(addr);
+       uint8_t type;
+       void    *addr;
 
-       if (!addr)
-               return NULL;
+       type = ao_lisp_poly_base_type(p);
 
-       addr = check_move(addr, size);
-       if (mark_object(ao_lisp_moving, addr, size))
-               return addr;
-       type->move(addr);
-       return addr;
+       if (type == AO_LISP_INT)
+               return 1;
+
+       addr = ao_lisp_ref(p);
+       if (!AO_LISP_IS_POOL(addr))
+               return 1;
+
+       if (type == AO_LISP_CONS && do_note_cons) {
+               note_cons(pool_offset(addr));
+               return 1;
+       } else {
+               if (type == AO_LISP_OTHER)
+                       type = ao_lisp_other_type(addr);
+
+               const struct ao_lisp_type *lisp_type = ao_lisp_types[type];
+#if DBG_MEM
+               if (!lisp_type)
+                       ao_lisp_abort();
+#endif
+
+               return ao_lisp_mark(lisp_type, addr);
+       }
 }
 
-void *
-ao_lisp_move_memory(void *addr, int size)
+/*
+ * Find the current location of an object
+ * based on the original location. For unmoved
+ * objects, this is simple. For moved objects,
+ * go search for it
+ */
+
+static uint16_t
+move_map(uint16_t offset)
 {
-       if (!addr)
-               return NULL;
+       int             l;
 
-       addr = check_move(addr, size);
-       if (mark_object(ao_lisp_moving, addr, size))
-               return NULL;
-       return addr;
+       if (offset < chunk_low || chunk_high <= offset)
+               return offset;
+
+       l = find_chunk(offset);
+
+#if DBG_MEM
+       if (ao_lisp_chunk[l].old_offset != offset)
+               ao_lisp_abort();
+#endif
+       return ao_lisp_chunk[l].new_offset;
 }
 
+int
+ao_lisp_move_memory(const struct ao_lisp_type *type, void **ref)
+{
+       void            *addr = *ref;
+       uint16_t        offset, orig_offset;
+
+       if (!AO_LISP_IS_POOL(addr))
+               return 1;
+
+       (void) type;
+
+       MDBG_MOVE("move memory %d\n", MDBG_OFFSET(addr));
+       orig_offset = pool_offset(addr);
+       offset = move_map(orig_offset);
+       if (offset != orig_offset) {
+               MDBG_MOVE("update ref %d %d -> %d\n",
+                         AO_LISP_IS_POOL(ref) ? MDBG_OFFSET(ref) : -1,
+                         orig_offset, offset);
+               *ref = ao_lisp_pool + offset;
+       }
+       if (busy(ao_lisp_busy, offset)) {
+               MDBG_MOVE("already moved\n");
+               return 1;
+       }
+       mark(ao_lisp_busy, offset);
+       MDBG_DO(ao_lisp_record(type, addr, ao_lisp_size(type, addr)));
+       return 0;
+}
+
+int
+ao_lisp_move(const struct ao_lisp_type *type, void **ref)
+{
+       int ret;
+       MDBG_MOVE("move object %d\n", MDBG_OFFSET(*ref));
+       MDBG_MOVE_IN();
+       ret = ao_lisp_move_memory(type, ref);
+       if (!ret) {
+               MDBG_MOVE("move recurse\n");
+               type->move(*ref);
+       }
+       MDBG_MOVE_OUT();
+       return ret;
+}
+
+int
+ao_lisp_poly_move(ao_poly *ref, uint8_t do_note_cons)
+{
+       uint8_t         type;
+       ao_poly         p = *ref;
+       int             ret;
+       void            *addr;
+       uint16_t        offset, orig_offset;
+       uint8_t         base_type;
+
+       base_type = type = ao_lisp_poly_base_type(p);
+
+       if (type == AO_LISP_INT)
+               return 1;
+
+       addr = ao_lisp_ref(p);
+       if (!AO_LISP_IS_POOL(addr))
+               return 1;
+
+       orig_offset = pool_offset(addr);
+       offset = move_map(orig_offset);
+
+       if (type == AO_LISP_CONS && do_note_cons) {
+               note_cons(orig_offset);
+               ret = 1;
+       } else {
+               if (type == AO_LISP_OTHER)
+                       type = ao_lisp_other_type(ao_lisp_pool + offset);
+
+               const struct ao_lisp_type *lisp_type = ao_lisp_types[type];
+#if DBG_MEM
+               if (!lisp_type)
+                       ao_lisp_abort();
+#endif
+
+               ret = ao_lisp_move(lisp_type, &addr);
+       }
+
+       /* Re-write the poly value */
+       if (offset != orig_offset) {
+               ao_poly np = ao_lisp_poly(ao_lisp_pool + offset, base_type);
+               MDBG_MOVE("poly %d moved %d -> %d\n",
+                         type, orig_offset, offset);
+               *ref = np;
+       }
+       return ret;
+}
+
+#if DBG_MEM
+void
+ao_lisp_validate(void)
+{
+       chunk_low = 0;
+       memset(ao_lisp_chunk, '\0', sizeof (ao_lisp_chunk));
+       walk(ao_lisp_mark_ref, ao_lisp_poly_mark_ref);
+}
+
+int dbg_allocs;
+
+#endif
+
 void *
 ao_lisp_alloc(int size)
 {
        void    *addr;
 
-       size = (size + 3) & ~3;
-       if (ao_lisp_top + size > AO_LISP_POOL) {
-               collect();
-               if (ao_lisp_top + size > AO_LISP_POOL)
-                       return NULL;
+       MDBG_DO(++dbg_allocs);
+       MDBG_DO(if (dbg_validate) ao_lisp_validate());
+       size = ao_lisp_size_round(size);
+       if (AO_LISP_POOL - ao_lisp_top < size &&
+           ao_lisp_collect(AO_LISP_COLLECT_INCREMENTAL) < size &&
+           ao_lisp_collect(AO_LISP_COLLECT_FULL) < size)
+       {
+               ao_lisp_error(AO_LISP_OOM, "out of memory");
+               return NULL;
        }
        addr = ao_lisp_pool + ao_lisp_top;
        ao_lisp_top += size;
+       MDBG_MOVE("alloc %d size %d\n", MDBG_OFFSET(addr), size);
        return addr;
 }
 
-int
-ao_lisp_root_add(const struct ao_lisp_mem_type *type, void *addr)
+void
+ao_lisp_cons_stash(int id, struct ao_lisp_cons *cons)
 {
-       int     i;
-       for (i = 0; i < AO_LISP_ROOT; i++) {
-               if (!ao_lisp_root[i].addr) {
-                       ao_lisp_root[i].addr = addr;
-                       ao_lisp_root[i].type = type;
-                       return 1;
-               }
-       }
-       return 0;
+       assert(save_cons[id] == 0);
+       save_cons[id] = cons;
+}
+
+struct ao_lisp_cons *
+ao_lisp_cons_fetch(int id)
+{
+       struct ao_lisp_cons *cons = save_cons[id];
+       save_cons[id] = NULL;
+       return cons;
 }
 
 void
-ao_lisp_root_clear(void *addr)
+ao_lisp_poly_stash(int id, ao_poly poly)
 {
-       int     i;
-       for (i = 0; i < AO_LISP_ROOT; i++) {
-               if (ao_lisp_root[i].addr == addr) {
-                       ao_lisp_root[i].addr = 0;
-                       ao_lisp_root[i].type = 0;
-                       break;
-               }
-       }
+       assert(save_poly[id] == AO_LISP_NIL);
+       save_poly[id] = poly;
+}
+
+ao_poly
+ao_lisp_poly_fetch(int id)
+{
+       ao_poly poly = save_poly[id];
+       save_poly[id] = AO_LISP_NIL;
+       return poly;
+}
+
+void
+ao_lisp_string_stash(int id, char *string)
+{
+       assert(save_string[id] == NULL);
+       save_string[id] = string;
+}
+
+char *
+ao_lisp_string_fetch(int id)
+{
+       char *string = save_string[id];
+       save_string[id] = NULL;
+       return string;
+}
+
+void
+ao_lisp_frame_stash(int id, struct ao_lisp_frame *frame)
+{
+       assert(save_frame[id] == NULL);
+       save_frame[id] = frame;
+}
+
+struct ao_lisp_frame *
+ao_lisp_frame_fetch(int id)
+{
+       struct ao_lisp_frame *frame = save_frame[id];
+       save_frame[id] = NULL;
+       return frame;
 }