altos/lisp: Optimize chunk searching in collect
[fw/altos] / src / lisp / ao_lisp_mem.c
index c11ec25d96df982afa581549b5edc28d963b72b4..b681dbd547f1bd6d4e7f0b0fa873325d0ca075cc 100644 (file)
 #include <stdio.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] __attribute__((aligned(4)));
-#endif
 
-#if 0
-#define DBG_COLLECT_ALWAYS
-#endif
+uint8_t        ao_lisp_pool[AO_LISP_POOL + AO_LISP_POOL_EXTRA] __attribute__((aligned(4)));
 
-#if 0
-#define DBG_POOL
 #endif
 
-#if 0
-#define DBG_INCLUDE
-#define DBG_DUMP       0
-#define DBG_OFFSET(a)  ((int) ((uint8_t *) (a) - ao_lisp_pool))
-#define DBG(...) printf(__VA_ARGS__)
-#define DBG_DO(a)      a
-static int move_dump = 1;
-static int move_depth;
-#define DBG_RESET() (move_depth = 0)
-#define DBG_MOVE(...) do { if(move_dump) { int d; for (d = 0; d < move_depth; d++) printf ("  "); printf(__VA_ARGS__); } } while (0)
-#define DBG_MOVE_IN()  (move_depth++)
-#define DBG_MOVE_OUT() (move_depth--)
+#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;
+}
+
+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 DBG(...)
-#define DBG_DO(a)
-#define DBG_RESET()
-#define DBG_MOVE(...)
-#define DBG_MOVE_IN()
-#define DBG_MOVE_OUT()
+#define ao_lisp_record_reset()
 #endif
 
 uint8_t        ao_lisp_exception;
 
 struct ao_lisp_root {
-       void                            **addr;
        const struct ao_lisp_type       *type;
+       void                            **addr;
+};
+
+static struct ao_lisp_cons     *save_cons[2];
+static char                    *save_string[2];
+static ao_poly                 save_poly[2];
+
+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 = NULL,
+               .addr = (void **) &save_poly[0]
+       },
+       {
+               .type = NULL,
+               .addr = (void **) &save_poly[1]
+       },
+       {
+               .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 **) &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,
+       },
 };
 
-#define AO_LISP_ROOT   16
+#define AO_LISP_ROOT   (sizeof (ao_lisp_root) / sizeof (ao_lisp_root[0]))
 
-static struct ao_lisp_root     ao_lisp_root[AO_LISP_ROOT];
+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],
+};
 
-static uint8_t ao_lisp_busy[AO_LISP_POOL / 32];
-static uint8_t ao_lisp_moving[AO_LISP_POOL / 32];
-static uint8_t ao_lisp_cons[AO_LISP_POOL / 32];
-static uint8_t ao_lisp_cons_last[AO_LISP_POOL / 32];
+#if AO_LISP_FRAME_FREE != 4
+#error Unexpected AO_LISP_FRAME_FREE value
+#endif
+
+#define AO_LISP_CACHE  (sizeof (ao_lisp_cache) / sizeof (ao_lisp_cache[0]))
+
+#define AO_LISP_BUSY_SIZE      ((AO_LISP_POOL + 31) / 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;
 
 uint16_t       ao_lisp_top;
 
+struct ao_lisp_chunk {
+       uint16_t                old_addr;
+       union {
+               uint16_t        size;
+               uint16_t        new_addr;
+       };
+};
+
+#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;
+}
+
+/*
+ * Convert back and forth between 'poly's used
+ * as short addresses in the pool and addresses.
+ * These are used in the chunk code.
+ */
+static inline ao_poly pool_poly(void *addr) {
+#if DBG_MEM
+       if (!AO_LISP_IS_POOL(addr))
+               ao_lisp_abort();
+#endif
+       return ((uint8_t *) addr) - AO_LISP_POOL_BASE;
+}
+
+static inline void *pool_ref(ao_poly p) {
+       return AO_LISP_POOL_BASE + p;
+}
+
 static inline void mark(uint8_t *tag, int offset) {
        int     byte = offset >> 5;
        int     bit = (offset >> 2) & 7;
@@ -100,154 +294,129 @@ 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;
-
-       if ((uint8_t *) addr < ao_lisp_pool || ao_lisp_pool + AO_LISP_POOL <= (uint8_t*) addr)
-               return 1;
-
-       base = (uint8_t *) addr - ao_lisp_pool;
-       bound = base + size;
-
-       base = limit(base);
-       bound = limit(bound);
-       if (busy(tag, base))
-               return 1;
-       while (base < bound) {
-               mark(tag, base);
-               base += 4;
-       }
-       return 0;
-}
-
-static int
-clear_object(uint8_t *tag, void *addr, int size) {
-       int     base;
-       int     bound;
-       if (!addr)
-               return 1;
+static int total_marked;
 
-       base = (uint8_t *) addr - ao_lisp_pool;
-       bound = base + size;
-
-       base = limit(base);
-       bound = limit(bound);
-       if (!busy(tag, base))
-               return 1;
-       while (base < bound) {
-               clear(tag, base);
-               base += 4;
+static void
+note_cons(void *addr)
+{
+       if (AO_LISP_IS_POOL(addr)) {
+               int     offset = pool_offset(addr);
+               MDBG_MOVE("note cons %d\n", MDBG_OFFSET(addr));
+               ao_lisp_cons_noted = 1;
+               mark(ao_lisp_cons_note, offset);
        }
-       return 0;
 }
 
-static int
-busy_object(uint8_t *tag, void *addr) {
-       int     base;
+static uint16_t        chunk_low, chunk_high;
+static uint16_t        chunk_first, chunk_last;
+static int chunk_busy;
 
-       if (!addr)
-               return 1;
+static void
+note_chunk(uint16_t addr, uint16_t size)
+{
+       int i;
 
-       if ((uint8_t *) addr < ao_lisp_pool || ao_lisp_pool + AO_LISP_POOL <= (uint8_t*) addr)
-               return 1;
+       if (addr < chunk_low || chunk_high < addr)
+               return;
 
-       base = (uint8_t *) addr - ao_lisp_pool;
-       base = limit(base);
-       if (busy(tag, base))
-               return 1;
-       return 0;
+       for (i = 0; i < chunk_busy; i++) {
+               if (ao_lisp_chunk[i].size && ao_lisp_chunk[i].old_addr == addr) {
+#if DBG_MEM
+                       if (ao_lisp_chunk[i].size != size)
+                               ao_lisp_abort();
+#endif
+                       return;
+               }
+               if (ao_lisp_chunk[i].old_addr > addr) {
+                       int end = min(AO_LISP_NCHUNK, chunk_busy + 1);
+                       memmove(&ao_lisp_chunk[i+1],
+                               &ao_lisp_chunk[i],
+                               (end - (i+1)) * sizeof (struct ao_lisp_chunk));
+                       break;
+               }
+       }
+       if (i < AO_LISP_NCHUNK) {
+               ao_lisp_chunk[i].old_addr = addr;
+               ao_lisp_chunk[i].size = size;
+               if (chunk_busy < AO_LISP_NCHUNK)
+                       chunk_busy++;
+               else
+                       chunk_high = ao_lisp_chunk[AO_LISP_NCHUNK-1].old_addr +
+                               ao_lisp_chunk[AO_LISP_NCHUNK-1].size;
+       }
 }
 
 static void
-note_cons(void *addr)
+reset_chunks(void)
 {
-       DBG_MOVE("note cons %d\n", DBG_OFFSET(addr));
-       if (AO_LISP_IS_POOL(addr)) {
-               ao_lisp_cons_noted = 1;
-               mark(ao_lisp_cons, (uint8_t *) addr - ao_lisp_pool);
-       }
+       memset(ao_lisp_chunk, '\0', sizeof (ao_lisp_chunk));
+       chunk_high = ao_lisp_top;
+       chunk_busy = 0;
 }
 
-
-static void    *move_old, *move_new;
-static int     move_size;
+/*
+ * 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;
 
-       DBG_RESET();
-       DBG_MOVE("move %d -> %d\n", DBG_OFFSET(move_old), DBG_OFFSET(move_new));
-       DBG_MOVE_IN();
-       memset(ao_lisp_moving, '\0', sizeof (ao_lisp_moving));
-       memset(ao_lisp_cons, '\0', sizeof (ao_lisp_cons));
+       total_marked = 0;
+       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 < AO_LISP_ROOT; i++) {
-               if (!ao_lisp_root[i].addr)
-                       continue;
+       for (i = 0; i < (int) AO_LISP_ROOT; i++) {
                if (ao_lisp_root[i].type) {
-                       void *addr = *ao_lisp_root[i].addr;
-                       if (!addr)
-                               continue;
-                       DBG_MOVE("root %d\n", DBG_OFFSET(addr));
-                       if (!ao_lisp_move(ao_lisp_root[i].type,
-                                         ao_lisp_root[i].addr)) {
-                               DBG_MOVE("root moves from %p to %p\n",
-                                        addr,
-                                        *ao_lisp_root[i].addr);
+                       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 p = *(ao_poly *) ao_lisp_root[i].addr;
-                       if (!p)
-                               continue;
-                       if (!ao_lisp_poly_move((ao_poly *) ao_lisp_root[i].addr, 0)) {
-                               DBG_MOVE("root poly move from %04x to %04x\n",
-                                        p, *(ao_poly *) ao_lisp_root[i].addr);
+                       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, sizeof (ao_lisp_cons));
-               memset(ao_lisp_cons, '\0', sizeof (ao_lisp_cons));
+               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 *addr = ao_lisp_pool + i;
-                               DBG_MOVE("cons %d\n", DBG_OFFSET(addr));
-                               if (!ao_lisp_move(&ao_lisp_cons_type, &addr)) {
-                                       DBG_MOVE("cons moves from %p to %p\n",
-                                                ao_lisp_pool + i, addr);
-                               }
+                               void *v = ao_lisp_pool + i;
+                               MDBG_MOVE("root cons %d\n", MDBG_OFFSET(v));
+                               visit_addr(&ao_lisp_cons_type, &v);
                        }
                }
        }
-       DBG_MOVE_OUT();
-       DBG_MOVE("move done\n");
 }
 
-#if DBG_DUMP
+#if MDBG_DUMP
 static void
 dump_busy(void)
 {
        int     i;
-       printf("busy:");
+       MDBG_MOVE("busy:");
        for (i = 0; i < ao_lisp_top; i += 4) {
-               if ((i & 0xff) == 0)
-                       printf("\n");
+               if ((i & 0xff) == 0) {
+                       MDBG_MORE("\n");
+                       MDBG_MOVE("%s", "");
+               }
                else if ((i & 0x1f) == 0)
-                       printf(" ");
+                       MDBG_MORE(" ");
                if (busy(ao_lisp_busy, i))
-                       putchar('*');
+                       MDBG_MORE("*");
                else
-                       putchar('-');
+                       MDBG_MORE("-");
        }
-       printf ("\n");
+       MDBG_MORE ("\n");
 }
 #define DUMP_BUSY()    dump_busy()
 #else
@@ -262,212 +431,292 @@ static const struct ao_lisp_type const *ao_lisp_types[AO_LISP_NUM_TYPE] = {
        [AO_LISP_ATOM] = &ao_lisp_atom_type,
        [AO_LISP_BUILTIN] = &ao_lisp_builtin_type,
        [AO_LISP_FRAME] = &ao_lisp_frame_type,
+       [AO_LISP_LAMBDA] = &ao_lisp_lambda_type,
 };
 
-
-static void
-ao_lisp_mark_busy(void)
+static int
+ao_lisp_mark_ref(const struct ao_lisp_type *type, void **ref)
 {
-       int i;
+       return ao_lisp_mark(type, *ref);
+}
 
-       memset(ao_lisp_busy, '\0', sizeof (ao_lisp_busy));
-       memset(ao_lisp_cons, '\0', sizeof (ao_lisp_cons));
-       ao_lisp_cons_noted = 0;
-       DBG("mark\n");
-       for (i = 0; i < AO_LISP_ROOT; i++) {
-               if (ao_lisp_root[i].type) {
-                       void **a = ao_lisp_root[i].addr, *v;
-                       if (a && (v = *a)) {
-                               DBG("root %d\n", DBG_OFFSET(v));
-                               ao_lisp_mark(ao_lisp_root[i].type, v);
-                       }
-               } else {
-                       ao_poly *a = (ao_poly *) ao_lisp_root[i].addr, p;
-                       if (a && (p = *a)) {
-                               DBG("root 0x%04x\n", p);
-                               ao_lisp_poly_mark(p, 0);
-                       }
-               }
-       }
-       while (ao_lisp_cons_noted) {
-               memcpy(ao_lisp_cons_last, ao_lisp_cons, sizeof (ao_lisp_cons));
-               memset(ao_lisp_cons, '\0', sizeof (ao_lisp_cons));
-               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;
-                               DBG("cons %d\n", DBG_OFFSET(v));
-                               ao_lisp_mark(&ao_lisp_cons_type, v);
-                       }
-               }
-       }
+static int
+ao_lisp_poly_mark_ref(ao_poly *p, uint8_t do_note_cons)
+{
+       return ao_lisp_poly_mark(*p, do_note_cons);
 }
 
-void
-ao_lisp_collect(void)
+int ao_lisp_collects[2];
+int ao_lisp_freed[2];
+int ao_lisp_loops[2];
+
+int ao_lisp_last_top;
+
+int
+ao_lisp_collect(uint8_t style)
 {
+       int     ret;
        int     i;
        int     top;
+       int     loops = 0;
+#if DBG_MEM
+       int     marked;
+       int     moved;
+       struct ao_lisp_record   *mark_record = NULL, *move_record = NULL;
+
+       MDBG_MOVE("collect %d\n", ao_lisp_collects);
+       marked = moved = 0;
+#endif
 
-       DBG("collect\n");
-       /* Mark */
-       ao_lisp_mark_busy();
+       /* The first time through, we're doing a full collect */
+       if (ao_lisp_last_top == 0)
+               style = AO_LISP_COLLECT_FULL;
 
-       DUMP_BUSY();
-       /* Compact */
-       DBG("find first busy\n");
-       for (i = 0; i < ao_lisp_top; i += 4) {
-               if (!busy(ao_lisp_busy, i))
-                       break;
+       /* 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;
        }
-       top = i;
-       while(i < ao_lisp_top) {
-               if (busy(ao_lisp_busy, i)) {
-                       DBG("busy %d -> %d\n", i, top);
-                       move_old = &ao_lisp_pool[i];
-                       move_new = &ao_lisp_pool[top];
-                       move_size = 0;
-                       move_object();
-                       DBG("\tbusy size %d\n", move_size);
-                       if (move_size == 0)
-                               abort();
-                       clear_object(ao_lisp_busy, move_old, move_size);
-                       mark_object(ao_lisp_busy, move_new, move_size);
-                       if (busy_object(ao_lisp_cons, move_old)) {
-                               clear_object(ao_lisp_cons, move_old, move_size);
-                               mark_object(ao_lisp_cons, move_new, move_size);
-                       }
-                       i += move_size;
-                       top += move_size;
-                       DUMP_BUSY();
-               } else {
-                       i += 4;
+       for (;;) {
+               loops++;
+               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
+               marked = total_marked;
+
+               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);
+
+               if (moved && moved != marked)
+                       ao_lisp_abort();
+#endif
+
+               DUMP_BUSY();
+
+               /* Find the first moving object */
+               for (i = 0; i < AO_LISP_NCHUNK; i++) {
+                       uint16_t        size = ao_lisp_chunk[i].size;
+
+                       if (!size)
+                               break;
+
+                       if (ao_lisp_chunk[i].old_addr > top)
+                               break;
+#if DBG_MEM
+                       if (ao_lisp_chunk[i].old_addr != top)
+                               ao_lisp_abort();
+#endif
+
+                       top += size;
+                       MDBG_MOVE("chunk %d %d not moving\n",
+                                 ao_lisp_chunk[i].old_addr,
+                                 ao_lisp_chunk[i].size);
                }
+
+               chunk_first = i;
+               /* Copy all of the objects */
+               for (; i < AO_LISP_NCHUNK; i++) {
+                       uint16_t        size = ao_lisp_chunk[i].size;
+
+                       if (!size)
+                               break;
+
+                       MDBG_MOVE("chunk %d %d -> %d\n",
+                                 ao_lisp_chunk[i].old_addr,
+                                 size,
+                                 top);
+                       ao_lisp_chunk[i].new_addr = top;
+                       memmove(&ao_lisp_pool[top],
+                               &ao_lisp_pool[ao_lisp_chunk[i].old_addr],
+                               size);
+                       top += size;
+               }
+
+               chunk_last = i;
+
+               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);
+
+                       moved = total_marked;
+                       if (moved != marked)
+                               ao_lisp_abort();
+#endif
+               }
+
+               if (chunk_last != AO_LISP_NCHUNK)
+                       break;
+
+               chunk_low = chunk_high;
        }
+
+       /* Compute amount of memory freed */
+       ret = ao_lisp_top - top;
+
+       /* Collect stats */
+       ++ao_lisp_collects[style];
+       ao_lisp_freed[style] += ret;
+       ao_lisp_loops[style] += loops;
+
        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 ret;
 }
 
+/*
+ * Mark interfaces for objects
+ *
+ * Note a reference to memory and
+ * collect information about a few object sizes
+ * at a time
+ */
 
 int
-ao_lisp_mark(const struct ao_lisp_type *type, void *addr)
+ao_lisp_mark_memory(const struct ao_lisp_type *type, void *addr)
 {
-       if (!addr)
+       int offset;
+       if (!AO_LISP_IS_POOL(addr))
                return 1;
-       if (mark_object(ao_lisp_busy, addr, type->size(addr)))
+
+       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;
-       type->mark(addr);
+       }
+       mark(ao_lisp_busy, offset);
+       note_chunk(offset, ao_lisp_size(type, addr));
        return 0;
 }
 
+int
+ao_lisp_mark(const struct ao_lisp_type *type, void *addr)
+{
+       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);
+       }
+       MDBG_MOVE_OUT();
+       return ret;
+}
+
 int
 ao_lisp_poly_mark(ao_poly p, uint8_t do_note_cons)
 {
-       uint8_t type = ao_lisp_poly_type(p);
+       uint8_t type;
+       void    *addr;
 
        if (!p)
                return 1;
+
+       type = ao_lisp_poly_base_type(p);
+       addr = ao_lisp_ref(p);
+
+       if (!AO_LISP_IS_POOL(addr))
+               return 1;
+
        if (type == AO_LISP_CONS && do_note_cons) {
                note_cons(ao_lisp_ref(p));
-               return 0;
-       } else {
-               const struct ao_lisp_type *lisp_type = ao_lisp_types[ao_lisp_poly_type(p)];
-               if (lisp_type)
-                       return ao_lisp_mark(lisp_type, ao_lisp_ref(p));
                return 1;
-       }
-}
+       } else {
+               const struct ao_lisp_type       *lisp_type;
 
-int
-ao_lisp_mark_memory(void *addr, int size)
-{
-       return mark_object(ao_lisp_busy, addr, size);
-}
+               if (type == AO_LISP_OTHER) {
+                       type = ao_lisp_other_type(ao_lisp_poly_other(p));
+#if DBG_MEM
+                       if (type <= AO_LISP_OTHER || AO_LISP_NUM_TYPE <= type)
+                               ao_lisp_abort();
+#endif
+               }
 
-/*
- * After the object has been moved, we have to reference it
- * in the new location. This is only relevant for ao_lisp_poly_move
- * as it needs to fetch the type byte from the object, which
- * may have been overwritten by the copy
- */
-void *
-ao_lisp_move_map(void *addr)
-{
-       if (addr == move_old) {
-               if (busy_object(ao_lisp_moving, addr))
-                       return move_new;
+               lisp_type = ao_lisp_types[ao_lisp_poly_type(p)];
+               if (!lisp_type)
+                       return 1;
+               return ao_lisp_mark(lisp_type, ao_lisp_ref(p));
        }
-       return addr;
 }
 
 static void *
-check_move(void *addr, int size)
+move_map(void *addr)
 {
-       if (addr == move_old) {
-               DBG_MOVE("mapping %d -> %d\n", DBG_OFFSET(addr), DBG_OFFSET(move_new));
-               if (!busy_object(ao_lisp_moving, addr)) {
-                       DBG_MOVE("  copy %d\n", size);
-                       memmove(move_new, move_old, size);
-                       move_size = (size + 3) & ~3;
+       uint16_t        offset = pool_offset(addr);
+       int             i;
+
+       for (i = chunk_first; i < chunk_last; i++) {
+               if (ao_lisp_chunk[i].old_addr == offset) {
+                       MDBG_MOVE("move %d -> %d\n",
+                                 ao_lisp_chunk[i].old_addr,
+                                 ao_lisp_chunk[i].new_addr);
+                       return ao_lisp_pool + ao_lisp_chunk[i].new_addr;
                }
-               addr = move_new;
        }
        return addr;
 }
 
 int
-ao_lisp_move(const struct ao_lisp_type *type, void **ref)
+ao_lisp_move_memory(const struct ao_lisp_type *type, void **ref)
 {
        void            *addr = *ref;
-       uint8_t         *a = addr;
-       int             size = type->size(addr);
+       int             offset;
 
-       if (!addr)
+       if (!AO_LISP_IS_POOL(addr))
                return 1;
 
-#ifndef AO_LISP_MAKE_CONST
-       if (AO_LISP_IS_CONST(addr))
-               return 1;
-#endif
-       DBG_MOVE("object %d\n", DBG_OFFSET(addr));
-       if (!AO_LISP_IS_POOL(a))
-               abort();
-       DBG_MOVE_IN();
-       addr = check_move(addr, size);
-       if (addr != *ref)
+       (void) type;
+
+       MDBG_MOVE("move memory %d\n", MDBG_OFFSET(addr));
+       addr = move_map(addr);
+       if (addr != *ref) {
+               MDBG_MOVE("update ref %d %d -> %d\n",
+                         AO_LISP_IS_POOL(ref) ? MDBG_OFFSET(ref) : -1,
+                         MDBG_OFFSET(*ref), MDBG_OFFSET(addr));
                *ref = addr;
-       if (mark_object(ao_lisp_moving, addr, size)) {
-               DBG_MOVE("already moved\n");
-               DBG_MOVE_OUT();
+       }
+       offset = pool_offset(addr);
+       if (busy(ao_lisp_busy, offset)) {
+               MDBG_MOVE("already moved\n");
                return 1;
        }
-       DBG_MOVE_OUT();
-       DBG_MOVE("recursing...\n");
-       DBG_MOVE_IN();
-       type->move(addr);
-       DBG_MOVE_OUT();
-       DBG_MOVE("done %d\n", DBG_OFFSET(addr));
+       mark(ao_lisp_busy, offset);
+       MDBG_DO(ao_lisp_record(type, addr, ao_lisp_size(type, addr)));
        return 0;
 }
 
 int
-ao_lisp_move_memory(void **ref, int size)
+ao_lisp_move(const struct ao_lisp_type *type, void **ref)
 {
-       void *addr = *ref;
-       if (!addr)
-               return 1;
-
-       DBG_MOVE("memory %d\n", DBG_OFFSET(addr));
-       DBG_MOVE_IN();
-       addr = check_move(addr, size);
-       if (addr != *ref)
-               *ref = addr;
-       if (mark_object(ao_lisp_moving, addr, size)) {
-               DBG_MOVE("already moved\n");
-               DBG_MOVE_OUT();
-               return 1;
+       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);
        }
-       DBG_MOVE_OUT();
-       return 0;
+       MDBG_MOVE_OUT();
+       return ret;
 }
 
 int
@@ -475,26 +724,33 @@ ao_lisp_poly_move(ao_poly *ref, uint8_t do_note_cons)
 {
        uint8_t                         type;
        ao_poly                         p = *ref;
-       const struct ao_lisp_type       *lisp_type;
        int                             ret;
        void                            *addr;
 
        if (!p)
                return 1;
 
-       type = ao_lisp_poly_base_type(p);
        addr = ao_lisp_ref(p);
+
+       if (!AO_LISP_IS_POOL(addr))
+               return 1;
+
+       type = ao_lisp_poly_base_type(p);
+
        if (type == AO_LISP_CONS && do_note_cons) {
                note_cons(addr);
-               addr = check_move(addr, sizeof (struct ao_lisp_cons));
+               addr = move_map(addr);
                ret = 1;
        } else {
+               const struct ao_lisp_type       *lisp_type;
 
-               if (type == AO_LISP_OTHER)
-                       type = ao_lisp_other_type(ao_lisp_move_map(ao_lisp_poly_other(p)));
-
-               if (type >= AO_LISP_NUM_TYPE)
-                       abort();
+               if (type == AO_LISP_OTHER) {
+                       type = ao_lisp_other_type(move_map(ao_lisp_poly_other(p)));
+#if DBG_MEM
+                       if (type <= AO_LISP_OTHER || AO_LISP_NUM_TYPE <= type)
+                               ao_lisp_abort();
+#endif
+               }
 
                lisp_type = ao_lisp_types[type];
                if (!lisp_type)
@@ -502,52 +758,27 @@ ao_lisp_poly_move(ao_poly *ref, uint8_t do_note_cons)
                ret = ao_lisp_move(lisp_type, &addr);
        }
 
+       /* Re-write the poly value */
        if (addr != ao_lisp_ref(p)) {
                ao_poly np = ao_lisp_poly(addr, p & AO_LISP_TYPE_MASK);
-               DBG("poly %d moved %04x -> %04x\n",
-                   type, p, np);
+               MDBG_MOVE("poly %d moved %d -> %d\n",
+                         type, MDBG_OFFSET(ao_lisp_ref(p)), MDBG_OFFSET(ao_lisp_ref(np)));
                *ref = np;
        }
        return ret;
 }
 
-#ifdef DBG_POOL
-static int AO_LISP_POOL_CUR = AO_LISP_POOL / 8;
-
-static void
-ao_lisp_poison(void)
+#if DBG_MEM
+void
+ao_lisp_validate(void)
 {
-       int     i;
-
-       printf("poison\n");
-       ao_lisp_mark_busy();
-       for (i = 0; i < AO_LISP_POOL_CUR; i += 4) {
-               uint32_t        *a = (uint32_t *) &ao_lisp_pool[i];
-               if (!busy_object(ao_lisp_busy, a))
-                       *a = 0xBEEFBEEF;
-       }
-       for (i = 0; i < AO_LISP_POOL_CUR; i += 2) {
-               ao_poly         *a = (uint16_t *) &ao_lisp_pool[i];
-               ao_poly         p = *a;
-
-               if (!ao_lisp_is_const(p)) {
-                       void    *r = ao_lisp_ref(p);
-
-                       if (ao_lisp_pool <= (uint8_t *) r &&
-                           (uint8_t *) r <= ao_lisp_pool + AO_LISP_POOL_CUR)
-                       {
-                               if (!busy_object(ao_lisp_busy, r)) {
-                                       printf("missing reference from %d to %d\n",
-                                              (int) ((uint8_t *) a - ao_lisp_pool),
-                                              (int) ((uint8_t *) r - ao_lisp_pool));
-                               }
-                       }
-               }
-       }
+       chunk_low = 0;
+       memset(ao_lisp_chunk, '\0', sizeof (ao_lisp_chunk));
+       walk(ao_lisp_mark_ref, ao_lisp_poly_mark_ref);
 }
 
-#else
-#define AO_LISP_POOL_CUR AO_LISP_POOL
+int dbg_allocs;
+
 #endif
 
 void *
@@ -555,31 +786,14 @@ ao_lisp_alloc(int size)
 {
        void    *addr;
 
-       size = ao_lisp_mem_round(size);
-#ifdef DBG_COLLECT_ALWAYS
-       ao_lisp_collect();
-#endif
-       if (ao_lisp_top + size > AO_LISP_POOL_CUR) {
-#ifdef DBG_POOL
-               if (AO_LISP_POOL_CUR < AO_LISP_POOL) {
-                       AO_LISP_POOL_CUR += AO_LISP_POOL / 8;
-                       ao_lisp_poison();
-               } else
-#endif
-               ao_lisp_collect();
-#ifdef DBG_POOL
+       MDBG_DO(++dbg_allocs);
+       MDBG_DO(if (dbg_validate) ao_lisp_validate());
+       size = ao_lisp_size_round(size);
+       if (ao_lisp_top + size > AO_LISP_POOL) {
+               if (!ao_lisp_collect(AO_LISP_COLLECT_INCREMENTAL) &&
+                   !ao_lisp_collect(AO_LISP_COLLECT_FULL))
                {
-                       int     i;
-
-                       for (i = ao_lisp_top; i < AO_LISP_POOL; i += 4) {
-                               uint32_t        *p = (uint32_t *) &ao_lisp_pool[i];
-                               *p = 0xbeefbeef;
-                       }
-               }
-#endif
-
-               if (ao_lisp_top + size > AO_LISP_POOL) {
-                       ao_lisp_exception |= AO_LISP_OOM;
+                       ao_lisp_error(AO_LISP_OOM, "out of memory");
                        return NULL;
                }
        }
@@ -588,37 +802,43 @@ ao_lisp_alloc(int size)
        return addr;
 }
 
-int
-ao_lisp_root_add(const struct ao_lisp_type *type, void *addr)
+void
+ao_lisp_cons_stash(int id, struct ao_lisp_cons *cons)
 {
-       int     i;
-       DBG("add root type %p addr %p\n", type, addr);
-       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;
-               }
-       }
-       abort();
-       return 0;
+       save_cons[id] = cons;
 }
 
-int
-ao_lisp_root_poly_add(ao_poly *p)
+struct ao_lisp_cons *
+ao_lisp_cons_fetch(int id)
 {
-       return ao_lisp_root_add(NULL, p);
+       struct ao_lisp_cons *cons = save_cons[id];
+       save_cons[id] = NULL;
+       return cons;
 }
 
 void
-ao_lisp_root_clear(void *addr)
+ao_lisp_string_stash(int id, char *string)
 {
-       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;
-               }
-       }
+       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_poly_stash(int id, ao_poly poly)
+{
+       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;
 }